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Die vorliegende Erfindung betrifft
die Verwendung von Polyvinylchloridharzlagen. Insbesondere betrifft die
Erfindung eine im Wesentlichen transparente und kurze Glasfasern
enthaltende Polyvinylchloridharzlage, die aufgrund ihrer ausgezeichneten
Beständigkeit
gegen Kratzer, Abrieb und Rutschen als Bodenbelagsmaterial verwendet
werden kann.
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Es ist bereits eine Vielfalt von
Harzlagen bekannt, die Füllstoffe
wie Glasfasern enthalten und in einer Vielfalt von Anwendungsbereichen
häufig
zum Einsatz kommen. Ein dekoratives Laminat ist zum Beispiel in der
japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung
Nr. 60-33005 offenbart. Darin ist eine Zwischenschicht aus einem
Harz, in der kurze Glasfasern zusammen mit einem Färbemittel
dispergiert sind, zwischen einer lichtdurchlässigen oder lichtundurchlässigen Basisschicht
und einer transparenten oder lichtdurchlässigen Oberflächenschicht
aus einem Harz angeordnet, und es hat ein Muster oder Dessin zwischen
der Zwischenschicht und der Oberflächenschicht. Ein solches dekoratives
Laminat wird sorgfältig
entworfen und ist daher für
dekorative Zwecke geeignet. Ein solches dekoratives Laminat hat
jedoch eine Oberflächenschicht,
die gegen Kratzer, Abrieb oder Rutschen nicht beständig genug
ist, so dass es als Bodenbelagsmaterial nicht verwendbar ist.
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Die offengelegte japanische Patentanmeldung
Nr. 56-69158 offenbart eine Schutzlage, die aus einer plastifizierten
oder halbstarren Polyvinylchloridharzlage besteht, in der feine
Partikel aus anorganischen Füllstoffen
wie Silika oder Zeolith dispergiert sind, und eine Klebstoffschicht
auf einer oder beiden Seiten der Lage hat. Diese Lage weist in gewissem
Maße eine
erhöhte
Beständigkeit
gegen Rutschen auf, hat allerdings ebenfalls keine ausreichende
Beständigkeit
gegen Kratzer oder Abrieb und hat ferner eine schlechte Transparenz. Ein
weiteres dekoratives Laminat für
den Gebrauch im Innenbereich ist auch in der offengelegten japanischen Patentanmeldung
Nr. 6-79835 offenbart. Es besteht aus einem Harzfilm, in dem kurze
Glasfasern dispergiert sind, einem intern plastifizierten Film und
einer Klebstoffschicht in dieser Reihenfolge. Einer Rutschbeständigkeit,
die eine wesentliche Voraussetzung für Bodenbelagsmaterialien ist,
wird jedoch keine Beachtung geschenkt.
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Die FR 2 141 998 beschreibt eine
Zusammensetzung, die unter anderem Bestandteile wie PVC, einen Weichmacher
und Glasfasern enthält.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, eine
im Wesentlichen transparente Polyvinylchloridharzlage, die kurze Glasfasern
enthält,
bereitzustellen, die aufgrund ihrer ausgezeichneten Beständigkeit
gegen Kratzer, Abrieb und Rutschen als Bodenbelagsmaterial verwendet
werden kann.
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Die Erfindung hat ferner die Aufgabe,
ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Polyvinylchoridharzlage
bereitzustellen.
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Die Erfindung stellt eine Polyvinylchloridharzlage
mit einer Dicke von 50–500 μm, einer
geprägten
und mattierten Oberfläche
mit einer Oberflächenrauhigkeit
von 15–25 μm, ausgedrückt in Bezug
auf den Zehnpunkte-Mittenrauhwert, und einer Lichtdurchlässigkeit
von mindestens 75%, gemessen nach JIS K 7105, bereit, die Folgendes
umfasst:
- (a) Polyvinylchlorid;
- (b) einen Weichmacher in einer Menge von 5–35 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile
Polyvinylchlorid; und
- (c) kurze Glasfasern mit einem Durchmesser von 6–12 μm und einer
durchschnittlichen Länge
von 0,2–1,0 mm
in einer Menge von 0,5–30
Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid, zur Verwendung
als Bodenbelagsmaterial.
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Die Erfindung stellt ferner ein Verfahren
zur Herstellung einer Polyvinylchloridharzlage mit einer Dicke von
50–500 μm, einer
geprägten
und mattierten Oberfläche
mit einer Rauhigkeit von 15–25 μm, ausgedrückt in Bezug
auf den Zehnpunkte-Mittenrauhwert, und einer Lichtdurchlässigkeit
von mindestens 75%, gemessen nach JIS K 7105 bereit, das die folgenden
Schritte umfasst:
Herstellen einer Kompoundmasse, umfassend
- (a) Polyvinylchlorid;
- (b) einen Weichmacher in einer Menge von 5–35 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile
Polyvinylchlorid; und
- (c) kurze Glasfasern mit einem Durchmesser von 6–12 μm und einer
durchschnittlichen Länge
von 2–12 mm
in einer Menge von 0,5–30
Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid;
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Kalandrieren der Kompoundmasse zu
einer Harzlage mit Kalanderwalzen; und danach
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Prägen der
Oberfläche
der Harzlage mit einer
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Prägemaschine, die aus einer Prägewalze
und einer Stützwalze
besteht, wobei das Verhältnis
zwischen der Umfangsgeschwindigkeit der Prägewalze und der Umfangsgeschwindigkeit
der letzten Walze der Kalanderwalzen zwischen 1,3 und 2,3 liegt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
ein Geräteanordnungsbeispiel
für eine
Kalandermaschine und Prägemaschine
zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Harzlage.
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BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSGESTALTUNGEN
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Es kann jedes beliebige Polyvinylchlorid
verwendet werden, das bekanntlich zum Kalandrieren geeignet ist.
Polyvinylchlorid kann alleine verwendet oder mit einem zweiten Harz
vermischt werden, um die Verarbeitbarkeit oder die Eigenschaften
von Polyvinylchlorid zu verbessern. Das zweite Harz kann zum Beispiel durch
Ethylenvinylchloridcopolymere, Ethylenvinylacetatcopolymere, Ethylenvinylidenchloridcopolymere,
Vinylchlorid(meth)acrylestercopolymere, vinylchloridgepfropfte Polyurethancopolymere
oder Methylmethacrylat(copolymer)harze exemplifiziert werden. Das
zweite Harz kann mit bis zu 10 Gew.-% in dem resultierenden Gemisch
verwendet werden. Insbesondere Methylmethacrylat(copolymer)harz
ist als Modifizierer für Polyvinylchlorid
nützlich.
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Das Polyvinylchlorid oder sein Gemisch,
wie oben erwähnt,
wird unter anderem mit einem Weichmacher und kurzen Glasfasern verknetet,
um ein einheitliches Gemisch, d. h. eine Kompoundmasse, herzustellen,
die dann zur Erzeugung von Polyvinylchloridharzlagen kalandriert
wird.
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Der Weichmacher kann irgendein beliebiger
sein, der bekanntlich zum Kalandrieren von Produkten aus Polyvinylchloridharz
verwendbar ist. Der verwendete Weichmacher kann zum Beispiel Phthalsäurediester wie
Diethylhexylphthalat (DOP), lineare zweibasige Carbonsäurediester,
Phosphorsäureester,
epoxyliertes Sojabohnenöl
oder Polysterweichmacher beinhalten. Je nach den Anforderungen an
die resultierenden Harzlagen wird der Weichmacher gewöhnlich in
einer Menge von 5–35
Gewichtsteilen, vorzugsweise in einer Menge von 10–30 Gewichtsteilen
je 100 Gewichtsteile des verwendeten Polyvinylchorids verwendet.
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Die in der Erfindung verwendeten
kurzen Glasfasern haben einen Durchmesser von 6–12 μm und eine durchschnittliche
Länge von
6–12 mm
und werden in einer Menge von 0,5–30 Gewichtsteilen, vorzugsweise in
einer Menge von 1–25
Gewichtsteilen, am bevorzugtesten in einer Menge von 3–20 Gewichtsteilen
je 100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid verwendet, so dass die resultierende
Harzlage nach einer leichten Prägung
zur Bildung einer mattierten Oberfläche eine Oberflächenrauhigkeit
im gewünschten
Bereich hat.
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Als kurze Glasfasern sind zerkleinerte
Glasstränge
in der Herstellung der erfindungsgemäßen Harzlage besonders nützlich.
Zerkleinerte Glasstränge
sind im Handel erhältlich.
Sie können
durch Leimen von Glasfilamenten mit einem Leimmaterial, vorzugsweise
einem-Silanhaftmittel, hergestellt werden, wobei etwa 200 bis 300
Filamente zu einem Filamentbündel
zusammengefasst werden und das Bündel
auf eine Länge
von gewöhnlich
etwa 0,6–60
mm geschnitten wird. In der Herstellung der erfindungsgemäßen Harzlage
wird der Glasstrang mit Polyvinylchlorid vermischt und verknetet,
so dass er in einzelne kurze Fasern getrennt und als solche in dem
Polyvinylchlorid dispergiert wird.
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Liegt die Menge der verwendeten kurzen
Glasfasern unter 0,5 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid,
dann ist die resultierende Harzlage hinsichtlich ihrer Beständigkeit
gegen Kratzer, Abrieb und Rutschen noch immer unzulänglich.
Liegt die Menge hingegen über
30 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid, dann ist
die resultierende Kompoundmasse schwer zu kalandrieren und die resultierende
Lage hat außerdem
eine unzureichende Transparenz.
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Die Kompoundmasse enthält gewöhnlich einen
Stabilisator, vorzugsweise Metallseife wie Barium- oder Zinkseife.
Der Stabilisator wird gewöhntlich
in einer Menge von 0,5–10
Gewichtsteilen, vorzugsweise in einer Menge von 1–5 Gewichtsteilen
je 100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid verwendet.
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Bei Bedarf können andere Zusatzstoffe in
der Kompoundmasse in einer solchen Menge enthalten sein, dass ihre
Aufnahme in der Kompoundmasse die Transparenz oder andere erwünschte Eigenschaften
der resultierenden Harzlage nicht nachteilig beeinflusst. Der Zusatzstoff
kann zum Beispiel Gleitmittel, Antioxydationsmittel, UV-Absorber,
Feuerschutzmittel oder Antistatikmittel beinhalten.
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Die kurzen Glasfasern können zusammen
mit einer geringen Menge Polyvinylchlorid oder Weichmacher unter
Erwärmung
vermischt und verknetet werden, um eine Charge herzustellen, die
in der Herstellung der Kompoundmasse verwendet werden kann. Durch
die Verwendung einer Charge wird das gleichmäßige Dispergieren der kurzen
Glasfasern in der Kompoundmasse erleichtert. Die Verwendung einer
Charge ist außerdem
vom Umweltschutzstandpunkt aus gesehen von Vorteil, da kurze Glasfasern
während
der Herstellung der Kompoundmasse nicht verstreut werden. Die Charge
besteht zum Beispiel aus 60–80
Gew.-% kurzen Glasfasern, 5–20
Gew.-% Polyvinylchlorid und 10–35
Gew.-% Weichmacher.
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Wie in der Technik allgemein bekannt
ist, wird die Kompoundmasse hergestellt durch Abmessen und Vermischen
der oben genannten Bestandteile, Verkneten und Plastifizieren des
Gemischs zur Bildung einer Kompoundmasse, Führen der Kompoundmasse in einen
Spalt zwischen den Kalanderwalzen und Kalandrieren der Kompoundmasse
zu einer Harzlage. Die so erzeugte Harzlage wird anschließend zu
einer Prägemaschine
geführt,
um die Oberfläche
der Harzlage leicht zu prägen,
um eine mattierte Lage zu bilden, so dass die Lage eine gewünschte Oberflächenrauhigkeit
von 15–25 μm, ausgedrückt in Bezug
auf den Zehnpunkte-Mittenrauhwert, gemäß der Erfindung hat.
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Die in der Erfindung verwendete Kalandermaschine
ist nicht spezifisch begrenzt, allerdings wird ein Vierwalzenkalander
mit oberer Brustwalze, wie in 1 illustriert,
bevorzugt. Gemäß der Erfindung
wird die Harzlage 2 aus der letzten Walze 1 der
Kalanderwalzen herausgenommen; anschließend wird die Lage zu einer
Prägemaschine 4,
die aus einer Prägewalze 5 und
einer Stützwalze 6 besteht, über eine
Abzugswalze 3 bei Bedarf nach einer Erwärmung geführt, um Polyvinylchloridharzlagen
mit einer Dicke von 50–500 μm zu erzeugen.
Die Prägemaschine 4 soll
die Harzlage leicht prägen,
damit die Harzlage eine gewünschte
mattierte Oberfläche
erhält.
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Die Prägewalze hat eine metallische
Oberfläche,
wie zum Beispiel aus Edelstahl. Es wird bevorzugt, dass die Prägewalze
eine Rauhigkeit, ausgedrückt
in Bezug auf den Zehnpunkte-Mittenrauhwert, von 3–6 μm hat, um
eine mattierte. Oberfläche
mit einer Rauhigkeit von 15–25 μm, vorzugsweise
von 17–23 μm, am bevorzugtesten
von 17,5–21 μm auf der
Harzlage durch leichtes Prägen
der Harzlage zu bilden, während
gleichzeitig Spannung auf die Harzlage in Längsrichtung gemäß der Erfindung,
wie nachfolgend dargelegt, aufgebracht wird. Die Stützwalze
hat gewöhnlich
eine Oberfläche
aus Gummi und eine Rauhigkeit von 7–13 μm.
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Die Harzlage 2 wird zu einer
Lücke zwischen
der Prägewalze 5 und
der Stützwalze 6 geführt und
auf der Oberfläche
geprägt.
Es ist wichtig, dass die Harzlage 2 von der letzten Kalanderwalze 1 abgenommen
und zur Prägewalze
mit einem Verhältnis
zwischen der Umfangsgeschwindigkeit der Prägewalze und der Umfangsgeschwindigkeit
der. letzten Walze der Kalanderwalzen von 1,3–2,3 geführt wird, damit die Harzlage
in Längsrichtung
gestreckt wird, so dass eine Polyvinylchloridharzlage 8 erzeugt
wird, die eine Dicke von 50–500 μm, eine geprägte und
mattierte Oberfläche 7 mit
einer Rauhigkeit von 15–25 μm und eine
Lichtdurchlässigkeit von
mindestens 75% , gemessen nach JIS K 7105, hat, wobei die Oberflächenrauhigkeit
in Bezug auf den Zehnpunkte-Mittenrauhwert
(RzD) ausgedrückt
ist. Es wird besonders bevorzugt, dass das Verhältnis zwischen der Umfangsgeschwindigkeit
der Prägewalze
und der Umfangsgeschwindigkeit der letzten Walze des Kalanders zwischen
1,5 und 2,1 liegt. Die Stützwalze
wird mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit wie die Prägewalze
angetrieben.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung
wird die Kalandermaschine so betrieben, dass die letzte Walze 1 eine
Umfangsgeschwindigkeit von 10–25
m pro Minute hat, und die Prägewalze
wird wie oben erwähnt
betrieben, so dass eine Spannung auf die Harzlage in Längsrichtung
aufgebracht wird, d. h. die Harzlage wird in Längsrichtung gestreckt, um die
Dicke zu verringern, wodurch eine Harzlage erzeugt wird, die kurze
Glasfasern mit einer durchschnittlichen Länge von 0,2– 1,0 mm in einer Menge von
0,5–30
Gewichtsteilen, vorzugsweise 1 bis 25 Gewichtsteilen, am bevorzugtesten
3 bis 20 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid enthält und eine
Dicke von 50–500 μm, vorzugsweise
von 80–300 μm hat. Folglich
hat die Harzlage eine geprägte
und mattierte Oberfläche
mit einer Rauhigkeit, ausgedrückt
in Bezug auf den Zehnpunkte-Mittenrauhwert, von 15–25 μm, vorzugsweise
von 17– 23 μm, am bevorzugtesten
von 17,5–21 μm, und weist
somit eine ausgezeichnete Rutschbeständigkeit mit einem statischen
Reibungskoeffizienten gemäß Definition
in ASTM D 2047 von nicht weniger als 0,5 auf.
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Obwohl gemäß der Erfindung eine Prägewalze
mit einer Oberflächenrauhigkeit
von 3–6 μm zum leichten
Prägen
der Harzlage verwendet wird, wird eine Harzlage mit einer höheren Oberflächenrauhigkeit
von 15–25 μm, ausgedrückt in Bezug
auf den Zehnpunkte-Mittenrauhwert, erhalten.
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Dies ist ein erster wichtiger Aspekt
der Erfindung. Der Grund hierfür
ist möglicherweise,
dass die Harzlage von der letzten Kalanderwalze zur Prägewalze
heraufgebracht wird, während
gleichzeitig Spannung auf die Harzlage in Längsrichtung aufgebracht wird,
und demzufolge wird die Harzlage, während sie in Längsrichtung
gestreckt wird, geprägt,
so dass die Oberfläche
der Lage in Bereichen, in denen keine Glasfasern vorhanden sind,
einsinkt, um die Oberflächenrauhigkeit
zu erhöhen.
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Als ein zweiter wichtiger Aspekt
umfasst die resultierende Harzlage kurze Glasfasern, die von der Oberfläche oder
Vorderseite zur Rückseite
gleichmäßig darin
dispergiert sind, so dass die Harzlage eine ausgezeichnete Beständigkeit
gegen Kratzer und Abrieb hat. Selbst wenn die Harzlage auf der Oberfläche in gewissem
Maße abnutzt,
behält
sie noch immer eine hohe Rutschbeständigkeit bei.
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Als ein weiterer wichtiger Aspekt
hat die erfindungsgemäße Harzlage
eine Lichtdurchlässigkeit,
gemessen nach JIS K 7105, von mindestens 75%, vorzugsweise von mindestens
80%, d. h. die Harzlage ist im Wesentlichen transparent. Wird sie
auf einem Muster oder Dessin platziert, dann ist dieses folglich
durch die Harzlage deutlich erkennbar, so dass sie zur Verwendung
als dekoratives Bodenbelagsmaterial geeignet ist.
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Die Erfindung wird anhand von Beispielen
beschrieben, auf die die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist.
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1. Beispiel
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Ein Gemisch aus 200 Gewichtsteilen
zerkleinerten Glassträngen
aus kurzen Glasfasern mit einem Durchmesser von 6 μm und einer
Länge von
8 mm (Glasslon Chopped Strand 06-IE-830A, erhältlich von Asahi Fiber Glass
K. K.), 22,0 Gewichtsteilen Polyvinylchlorid mit einem durchschnittlichen
Polymerisationsgrad von 700, 63,0 Gewichtsteilen Diethylhexylphthalat
und 0,7 Gewichtsteilen epoxyliertes Sojabohnenöl wurde unter Erwärmung mit
einem Henschel-Mischer verknetet, um eine Charge herzustellen, die
70 Gew.-% kurze Glasfasern enthält.
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Polyvinylchlorid mit einem durchschnittlichen
Polymerisationsgrad von 1050, Diethylhexylphthalat, Barium-Zink-Stabilisator,
epoxyliertes Sojabohnenöl
und ein Modifikationsmittel wurden jeweils abgemessen und mit der
Glasfaser-Charge unter Verwendung eines Henschel-Mischers verknetet,
um eine Kompoundmasse herzustellen, die aus 24 Gewichtsteilen Diethylhexylphthalat,
2,5 Gewichtsteilen Barium-Zink-Stabilisator, 3,0 Gewichtsteilen
epoxyliertes Sojabohnenöl,
1,5 Gewichtsteilen Modifikationsmittel und 3,0 Gewichtsteilen kurze
Glasfasern je 100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid bestand.
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Die Kompoundmasse wurde zu einem
Spalt eines Vierwalzenkalanders mit oberer Brustwalze wie in 1 illustriert geführt und
zu einer Harzlage mit einer Dicke von 200 μm mit einer Umfangsgeschwindigkeit der
letzten Kalanderwalze von 15 m pro Minute und einer Umfangsgeschwindigkeit
der Prägewalze
von 22,5 m pro Minute geformt, d. h. in einem Verhältnis zwischen
der Umfangsgeschwindigkeit der Prägewalze und der Umfangsgeschwindigkeit
der letzten Kalanderwalze von 1,5.
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Die Prägewalze hatte eine Oberflächenrauhigkeit
von 4,5 μm,
die Stützwalze
hatte eine Oberflächenrauhigkeit
von 10,5 μm.
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Man fand, dass die Harzlage kurze
Glasfasern mit einer durchschnittlichen Länge von 0,51 mm enthielt und
eine geprägte
und mattierte Oberfläche
mit einer Rauhigkeit von 19,5 μm
und eine Rückseite
mit einer Rauhigkeit von 16,1 μm
hatte. Die Beständigkeit
gegen Kratzer, Abrieb und Rutschen der Harzlage ist in Tabelle 1
aufgeführt.
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Die Beständigkeit gegen Kratzer wurde
mit einem Bleistiftritztest nach JIS K 5400 untersucht; die Beständigkeit
gegen Abrieb wurde anhand eines Abriebbeständigkeitstest nach Taber mit
einer CS-17 Schleifscheibe unter einer Last von 1 kg gemäß. JIS K
7204 getestet; die Rutschbeständigkeit
wurde in Bezug auf einen statischen Reibungskoeffizienten nach ASTM
D 2047 untersucht. Eine Harzlage mit einem statischen Reibungskoeffizienten
von nicht weniger als 0,5 hat eine für Bodenbelagsmaterialien erforderliche
Rutschbeständigkeit.
Die Lichtdurchlässigkeit
wurde gemäß JIS K
7105 gemessen.
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Beispiele 2–5
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Kurze Glasfasern wurden in der in
Tabelle 1 dargestellten Menge je 100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid und
ansonsten in der gleichen weise wie im 1. Beispiel verwendet; es
wurden Harzlagen mit einer Dicke von 200 μm hergestellt. Die Beständigkeit
der Lagen gegen Kratzer, Abrieb und Rutschen sowie die Lichtdurchlässigkeit
sind in Tabelle 1 dargestellt.
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1. Vergleichsbeispiel
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Eine Harzlage mit einer Dicke von
200 μm wurde
in der gleichen Weise wie im 1. Beispiel hergestellt, mit der Ausnahme,
dass keine kurzen Glasfasern verwendet wurden. Die Lage hatte eine
geprägte
und mattierte Oberfläche
mit einer Rauhigkeit von 4,0 μm
und eine Rückseite
mit einer Rauhigkeit von 8,3 μm.
Die geprägte
Oberfläche
und die Rückseite
hatten im Wesentlichen die gleiche Oberflächenrauhigkeit wie jeweils die Prägewalze
und die Stützwalze.
Die Beständigkeit
der Lagen gegen Kratzer, Abrieb und Rutschen, sowie die Lichtdurchlässigkeit
sind in Tabelle 1 dargestellt.
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