DE4240025C2 - Verfahren und Einrichtung zum Herstellen einer Formstückbahn aus thermoplastischem Kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur konti­ nuierlichen Herstellung einer Formstückbahn.

Als Bahnen im Sinne dieser Erfindung werden insbesondere Fußboden- und Wandbeläge und solche aus thermoplastischen Kunststoffen verstan­ den. Bevorzugtes Einsatzgebiet ist die Herstellung richtungsfrei ge­ musterter Fußboden- und Wandbeläge auf der Basis von PVC und Polyole­ fine.

Formstücke im Sinne dieser Erfindung sind insbesondere Schnitzel, Granulate, Krümel, Abschnitte, Stücke oder Chips aus geeigneten Aus­ gangsmaterialien.

Aus der DE-AS 19 28 405 ist ein Verfahren zur Herstellung in sich ge­ musterter Fußbodenbeläge bekannt, bei dem ein Gemisch von unter sich verschiedenfarbigen Schnitzeln thermoplastischer Kunststoffe zu einer Bahn ausgewalzt und anschließend mit weiteren Bahnen vereinigt und kalandriert wird. Bei diesem Verfahren können nur Bahnen geringer Dicke hergestellt werden, da bei größeren Dicken durch Lufteinschlüs­ se Lunker auftreten. Weiterhin führen Walz- und Kalandrierverfahrens­ schritte grundsätzlich zu einer gerichteten Struktur der entstehenden Muster.

Aus der DE 30 31 839 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von gemu­ sterten Bahnen aus thermoplastischem Kunststoff bekannt, bei dem Teilchen, z. B. Schnitzel, Krümel, Abschnitte, Stücke, Granulate oder Chips kontinuierlich auf ein Trägerband zu einer Rohschicht aufge­ schüttet werden, die Rohschicht vorgewärmt und anschließend unter Anwendung von Druck und Wärme kontinuierlich verpreßt und verschweißt und anschließend unter Druckeinwirkung abgekühlt wird. Dabei wird Druck von einer Schwingpresse aufgebracht; alternierend dazu findet der Materialtransport schrittweise und quasi kontinuierlich statt. Die periodische Arbeitsweise soll das Auftreten von Lunkern in der so hergestellten Bahnenware vermeiden. Nachteil dieses Verfahrens ist es, daß nur eine geringe Arbeitsgeschwindigkeit von maximal 2 m/min erreicht werden kann. Bei großen Belagsdicken und bei Verwen­ dung größerer Formstücke treten trotz Verwendung des periodischen Pressens Lunker im Inneren der Bahnen auf. Bedingt durch den notwen­ digen hohen Druck und durch die periodische Druckeinwirkung sind teure und aufwendige Konstruktionen notwendig. Bei dicken Schichten ist ein Verwaschen der Konturen der eingesetzten Teilchen in der fertigen Bahn zu beobachten.

Weiterhin ist aus der DE 35 46 184 C2 eine kontinuierliche Presse bekannt mit zwei endlosen, unter Zugspannung stehenden Stahlbändern und jeweils einer Heiz- und nachgeschalteten Kühltrommel. Die auf einer derartigen Presse hergestellten Formstückbahnen weisen eine Querwellenbildung auf, die äußerst nachteilig ist und sich auch durch ein ganzflächiges Verkleben der Bahn auf einem Fußboden nicht beseitigen läßt.

Aus der GB 928 994 ist bekannt, eine verpreßte Formstückbahn umzulenken, um sie einer weiterverarbeitenden Maschine zuzuführen. Die hier gezeigte Einrichtung weist kein zweites Stahlband und keine gekühlte Walze auf.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine kontinuierliche Vorrichtung zur Herstellung von Bahnen so zu ver­ bessern, daß auch bei höheren Fertigungsgeschwindigkeiten jegliche Wellung der Formstückbahn vermieden wird. Es sollen weiterhin scharf abgegrenzte Begrenzungslinien der eingesetzten Formstücke erreicht werden, ohne daß die verpreßte Bahn anschließend zwecks Schaffung der klaren Struktur abgeschliffen oder abgeschält werden muß.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des An­ spruchs 1 bzw. des Anspruchs 2 gelöst.

Durch die Anordnung der Kühltrommel mit ihrem Mantel in unmittelbarer Nähe des Mantelbereichs der Heizwalze, gelangt die zwischen den bei­ den endlosen Bändern sich befindende Bahn, nachdem die endlosen Bän­ der die Heiztrommel verlassen haben, zu der Kühltrommel. Solange die frisch verpreßten Formstücke von den endlosen, heißen Bändern gehal­ ten und verpreßt werden, bildet sich eine klare Formstückstruktur aus. Wenn jedoch der Abkühlvorgang der verpreßten Bahn einsetzt und die zwischen den endlosen Bändern sich befindende Bahn gerade geführt wird, bilden sich, trotz der Führung durch die stark gespannten end­ losen Bänder, sofort eine gewellte Bahn aus.

In überraschender Weise wurde nun gefunden, daß die Wellenbildung dann vermieden wird, wenn die verpreßte, zwischen den endlosen Bän­ dern sich befindende Bahn unmittelbar nach Verlassen der Heiztrommel gleichzeitig einer Krümmung unterworfen wird, die eine Gegenkrümmung zur Krümmung der Heiztrommel aufweist. Gleichzeitig mit dieser Gegenkrümmung muß eine intensive Kühlung der Bahn erfolgen, um die Fixierung der Bahn in diesem Stadium sehr schnell zu erreichen.

Als Formstücke können Schnitzel, Krümel, Abschnitte, Stücke, Granu­ late oder Chips, insbesondere aus thermoplastischem Kunststoff ein­ gesetzt werden. Geeignete thermoplastische Kunststoffe sind insbeson­ dere Vinylpolymerisate und/oder Copolymere des Vinylchlorids, wie beispielsweise Polyvinylchlorid, enthaltend Weichmacher sowie ggf. weitere Hilfsstoffe, wie Stabilisatoren, Pigmente, Füllstoffe und Polyolefine.

In der einzigen Figur wird ein Beispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt.

Die Formstücke werden im kalten oder vorgewärmten, noch warmen Zu­ stand mit Hilfe einer nicht gezeigten Schüttvorrichtung auf ein Transportband 8 zu einer Schicht mit weitgehend konstanter Schicht­ höhe geschüttet.

Die Formstückschicht kann anschließend, z. B. mittels eines Rakels, einer Vibrierrinne oder einer Stachelwalze, mechanisch egalisiert und vorverdichtet werden.

Die Formstückschicht wird anschließend auf einer nicht gezeigten Vor­ richtung vorgewärmt. Als Vorwärmtemperatur reichen bei geringer Schütthöhe und entsprechender Auslegung der sich anschließenden Preß­ einrichtung 80°C bis 130°C aus.

Im Anschluß an das Vorwärmen der Formstückschicht wird diese konti­ nuierlich unter weitgehend konstanter und gleichmäßiger Druckeinwir­ kung im thermoplastischen Zustand während des Umschlingungsvorganges um die Heiztrommel 2 und während sich die Bahn zwischen den beiden endlosen unter Zugspannung stehenden Stahlbändern 4, 7 befindet, zu einer homogenen Bahn verdichtet und anschließend unter Beibehaltung der Druckeinwirkung abgekühlt.

Während des Verpressens wird die vorgewärmte Bahn in der Preßeinrich­ tung, vorzugsweise beidseitig, erwärmt auf Temperaturen im Bereich von 170°C bis 220°C.

Auf die Bahn wird während des Pressens und während der Abkühlung ein jeweils weitgehend gleichmäßiger Druck ausgeübt.

Die Abkühlung unter Druckeinwirkung sollte zumindest soweit erfolgen, daß die Temperatur der Bahn unter der Erweichungstemperatur des ein­ gesetzten Kunststoffmaterials liegt.

Die abgekühlte Bahn ist homogen und zeigt keine verschmierte Struktur des Oberflächen-Designs. Vorteilhaft ist dabei, daß die Struktur in allen Richtungen gleichmäßig erscheint, so daß die Produktionsrich­ tung auf dem Oberflächenbild nicht mehr erkennbar ist.

Als Verdichtungs- und Kühlvorrichtung wird eine Doppelbandpresse 1 verwendet mit einer Heiztrommel 2, einer Kühltrommel 3, einem Metall­ band 4, das von einer Umlenkwalze 5 angetrieben wird und einem durch die Kunststoffbahn 6 durch Reibschluß indirekt angetriebenen Metall­ band 7.

Die Zugspannungen der ca. 2 mm starken Metallbänder 4 und damit die Drücke auf die Bahn in der Heizzone bzw. in der Kühlzone können in vorteilhafter Weise getrennt durch hydraulisches Verstellen der Walzen 9 und 10 geregelt oder gesteuert werden.

Im Ausführungsbeispiel wurde der Druck im Bereich der Heiztrommel 2 über das Metallband 4 auf ca. 60 N/cm² eingestellt, der Druck im Bereich der Kühltrommel 3 betrug 30 N/cm².

Der Übergang zwischen der Heiztrommel 2 und der Kühltrommel 3 erfolgt unter einem hohen Druck, durch die Zugspannung der Bänder 4 und 7. Die Durchmesser der Kühltrommel 3 und der Heiztrommel 2 betrugen 2000 mm. Es ergab sich eine Produktionsgeschwindigkeit von ca. 4 m/min.

Die Heizung im Bereich der Heiztrommel 2 erfolgt über die ölbeheizte Heiztrommel 2 auf eine Temperatur von 185°C.

Die Kühltrommel 3 ist von innen wassergekühlt. Die mittlere Tempera­ tur der Bahn betrug am Ende der Kühlstrecke ca. 60°C und am Abzug der Bahn 6 vom Stahlband 4 ca. 40°C.

Die Dicke der aufgestreuten Granulate wurde vor dem Eintritt in die Doppelbandpresse 1 mit ca. 4 mm bestimmt, beim Abziehen der Bahn 6 betrug diese ca. 2,2 mm. Die Oberflächenstruktur war scharf struk­ turiert und wies keinerlei Verwischungen auf.

Die Umschlingungslänge der beiden endlosen Bänder 4 und 7 mit der dazwischen befindlichen Formstückbahn 6 wird entsprechend der Dicke der Bahn gewählt. Es hat sich gezeigt, daß es vorteilhaft ist, beim Verpressen einer dickeren Bahn (3 mm) einen kürzeren Umschlingungs­ weg um die Kühltrommel 3 zu wählen (80° Umschlingung), wodurch ein völlig verzerrungsfreies Muster erhalten wurde. Bei Bahnen mit 2 mm Dicke war ein Umschlingungsweg von 110° Länge ausreichend für eine klare Struktur.

Die Maschine wurde zur Herstellung der 2 mm dicken Bahn mit 4 m/min und zur Herstellung der 3 mm dicken Bahn mit 2,5 in/min betrieben.

Claims (2)

1. Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen einer Formstückbahn aus thermoplastischem Kunststoff auf einer kontinuierlich arbeitenden Presse mit zwei die Formstückbahn zwischen sich führenden, gespannten, endlosen Stahlbändern mit folgenden Verfahrensschritten:

• - Aufstreuen von thermoplastischen Formstücken auf ein Transportband,
• - Egalisieren und Vorverdichten der aufgestreuten Formstückschicht,
• - Vorwärmen der Formstückschicht,
• - Übergeben der Formstückschicht in die kontinuierliche Presse,
• - Vorpressen der Formstückschicht unter Anwendung von Druck und Wärme um die gekrümmte Fläche der Heiztrommel,
• - Unterwerfen der zwischen den endlosen Stahlbändern geführten Formstückbahn unmittelbar beim Verlassen der Heiztrommel einer Gegenkrümmung,
• - Führen der zwischen den endlosen Stahlbändern sich befindenden Formstückbahn in einer nicht gekrümmten geraden Strecke,
• - Herausführen der fertiggepreßten Formstückbahn aus der Presse.

2. Einrichtung zum Herstellen einer Formstückbahn aus thermoplastischem Kunststoff, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1, bestehend aus einer Einrichtung zum Vorverdichten der vorgewärmten Formstücke zu einer homogenen Formstückbahn unter Druck- und Wärmeeinwirkung, einer Vorrichtung zum Abkühlen der homogenen Bahn unter Druckeinwirkung, wobei die Vorrichtung zum Verdichten der Formstückbahn und zum anschließenden Abkühlen als Doppelbandpresse ausgebildet ist, welche zwei endlose Stahlbänder aufweist, die jeweils zwischen sich die vorgewärmte und verdichtete Bahn halten und die zusammen mit der dazwischen liegenden Bahn um eine beheizte Preßtrommel und anschließend um eine Kühlwalze geführt wird, wobei die Stahlbänder mittels der Umlenkwalzen spannbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Mantel (2a) der Heizwalze mit einem solchen Abstand zum Mantel (3a) der Kühlwalze angeordnet ist, entsprechend der Dicke der beiden, die Formstückbahn zwischen sich führenden Stahlbändern (6, 7) und der Formstückbahn, und
daß das zweite endlose Kühlstandband (7) für eine Umschlingung der zentralen Preßtrommel (2) sowie einer teilweisen Umschlingung um die Kühlwalze (3) und der ersten und zweiten Kühlbandumlenkwalze (12, 13) ausgebildet ist.