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BEREICH DER
TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Herstellung von auf Kunststoff basierenden Materialien in Form
einer Bahn, wie z. B. Materialien zum Abdecken von Böden oder
Wänden,
und auch ein derartiges Abdeckmaterial, das durch das Verfahren
hergestellt wird.
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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Die
Herstellung von Abdeckmaterialien in der Form von langen Bahnen,
die in der Form von Rollen geliefert werden, um auf Böden ausgelegt
zu werden oder als eine Wandabdeckung angebracht zu werden, war
zuvor bekannt. Das Abdeckmaterial, auf das hier Bezug genommen wird,
besteht aus einer Kunststoffschicht, die sich über die Gesamtdicke des Materials
erstrecken kann oder die – wie
es oft der Fall ist – von
einem Substrat, wie z. B. einem Faserflor aus Glasfasern oder anderen
Fasern, getragen wird. Bei den gebräuchlichsten handelsüblichen
Erzeugnissen besteht die Kunststoffschicht aus Polyvinylchlorid,
PVC. Ein Grund dafür,
dass dieses Material in einem solch großen Umfang ausgewählt wurde,
besteht darin, dass es bei der Herstellung mit Verfahren bearbeitet
werden kann, die in vieler Hinsicht zweckmäßig sind. Dementsprechend kann
PVC in der Form eines Plastisols auf einem Substrat mit Hilfe einer
Rakel aufgebracht werden, mit deren Hilfe beim Vorbeilauf an der
Rakel eine Schicht des Plastisols mit einer angepassten Dicke auf
dem Substrat aufgebracht wird. Wie vorgeschlagen wurde, kann das Substrat
in das Produkt einbezogen werden oder einen Teil der Fertigungsanlage
bilden und somit nicht in das Produkt eingebunden sein. Nach dem
Aufbringen kann das Plastisol in eine solche feste Form geliert
werden, dass die Oberfläche
mit einem Muster bedruckt oder einer anderen Endbearbeitung unterworfen
werden kann, um dekorative Effekte zu erreichen. Schließlich wird
die PVC-Schicht mittels Erwärmung
ausge härtet.
Wird dabei ein Material in Schaumform gewünscht, dann kann das durch
Verwendung des Plastisols mit einem Zusatz eines Treibmittels erreicht
werden. Dabei ist es auch möglich,
die Oberfläche
mit einem Relief zu versehen. Demzufolge ist es möglich, mit
Hilfe dieses relativ einfachen Herstellungsverfahrens Materialien
in einem breiten Spektrum mit unterschiedlicher Beschaffenheit und
Aussehen herzustellen.
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Trotz
der Tatsache, dass PVC sehr gute Verarbeitungseigenschaften und
auch Gebrauchseigenschaften aufweist, wurden in den letzten Jahren
Versuche unternommen, dieses Material durch andere Kunststoffmaterialien
zu ersetzen. Das Motiv dafür
ist in der Umwelt begründet.
Beim Verbrennen von PVC entsteht unter anderem ätzender Chlorwasserstoff.
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Bei
den Versuchen, das PVC in solchen Produkten, wie typischerweise
Oberflächenmaterialien, welche
in langen Bahnen hergestellt werden, zu ersetzen, wurde nach Herstellungsverfahren
gesucht, die nicht vorzugsweise auf den Einsatz von Plastisol ausgerichtet
sind, sondern die bei der Auswahl des Materials einen größeren Bereich
zulassen. Dabei bestand die Absicht, den Einsatz der sogenannten Olefine
als ein Fertigungsmaterial zu ermöglichen. Unter solchen Materialklassen
können
die Polyäthylene
und die Polypropylene erwähnt
werden. Wegen ihrer Flexibilität
muss das Material in Produkten, die aus diesen Kunststofftypen hergestellt
wurden, nicht mit Weichmachern gemischt werden, und bei der abschließenden Entsorgung
wird beim Verbrennen hauptsächlich
Wasser und Kohlendioxid gebildet, die einen geringen Einfluss auf
die Umwelt haben.
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Diese
Materialien können
jedoch nicht in der gleichen Weise wie PVC in eine Paste überführt werden,
die zum Abdecken einer Basisschicht in der zuvor beschriebenen Weise
verwendet werden kann. Was die Materialien anbelangt, die für den Ersatz
von PVC erwünscht
sind, so muss auf thermische Herstellungsprozesse, wie z. B. Fließpressen
und Kalandrieren, zurückgegriffen
werden, die große
Investitionen in die Anlagen erfordern. Um eine vorteilhaftere Alternative
zu finden, wurde in US-A 5,407,617 (Oppermann u. a.) vorgeschlagen,
das Kunststoffmaterial in Form von Partikeln beim Vorbeilaufen des
Substrats durch Aufstreuen aufzubringen. In diesem Zusammenhang
bedeutet dieser Vorschlag, dass die Partikel aus einem dafür vorgesehenen
Vorratsgefäß heraus
mit Hilfe eines Stellglieds zugeführt werden, um vom Stellglied
aus frei nach unten auf das Substrat zu fallen. Dadurch bilden die
Partikel eine Schicht auf dem Substrat, deren Dicke mittels der
Transportgeschwindigkeit und der Zuführungsleistung der Aufstreuvorrichtung
eingestellt werden kann. In den darauf folgenden Schritten wird
die Schicht stabilisiert, indem die Partikel durch eine mäßige Erwärmung zusammengesintert
werden. In einem weiteren Schritt wird der Schicht danach mit Hilfe
von Zylindern, die auf eine höhere
Temperatur erhitzt werden, ihre feste Form gegeben. Entsprechend
dieser Publikation können
dekorative Effekte mittels einer Bearbeitung, wie z. B. Drucken,
Reliefbildung oder auf einem anderen Weg, zustandegebracht werden.
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Das
Verfahren zum Aufstreuen von Pulver bietet große Möglichkeiten, aus verschiedenen
Polymertypen auszuwählen.
Das Verfahren verursacht jedoch beträchtliche Schwierigkeiten, wenn
es darauf ankommt, ein zuverlässiges
Ergebnis zu erreichen. Eine Anzahl von unterschiedlichen Faktoren
kann die Ablagerung der Partikel auf dem Substrat stören, so dass
eine ungleiche Schichtdicke erhalten wird, und es ist besonders
schwierig, die gleiche Schichtdicke über die Gesamtbreite der Bahn
hinweg zu erreichen, ohne ein Ausdünnen oder Vorwölben an
den Enden der Bahn zu erhalten. Die Schwierigkeiten werden sogar
größer, wenn
der Wunsch besteht, dekorative Effekte mit Hilfe eines Gemischs
von Partikeln zu erreichen, insbesondere wenn diese unter schiedliche Größen und
Formen aufweisen. Deshalb führt
das Verfahren zu massiven Einschränkungen bei der Musterauswahl.
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In
EP 0 226 946 , das die Grundlage
für den Oberbegriff
der unabhängigen
Ansprüche
1 und 6 bildet, wird außerdem
ein Verfahren zur kontinuierlichen Produktion von Bahnen für das Bauwesen
unter Verwendung von Formteilen beschrieben, die insbesondere aus
thermoplastischen Kunststoffmaterialien bestehen, wobei die Formteile
unterschiedliche geometrische Formen und/oder eine unterschiedliche
Größe mit Bezug
auf die Dicke, Länge
und den Rand aufweisen.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Aufgabe der Erfindung ist das Bereitstellen eines Verfahrens zur
Herstellung von Abdeckmaterial in Form einer Bahn, ohne dass eine
komplizierte Ausrüstung
zur Wärmebehandlung
benötigt
wird, und ohne die oben erwähnten
Schwierigkeiten, welche das Aufstreuverfahren mit sich bringt, und
auch ohne die Einschränkung
auf Kunststofftypen, wie z. B. PVC. Demnach kann mit Hilfe der Erfindung
aus Partikeln als einem Ausgangsmaterial und unter Einsatz einer
einfachen Ausrüstung
eine gleichförmige Schicht
der Partikel erzielt werden, welche in dem anschließenden Schritt
gesintert und miteinander verschmolzen werden können, um eine homogene Schicht
auszubilden. Außerdem
erlaubt das Verfahren das Einbringen von Partikeln unterschiedlicher Form
und Größe, um dekorative
Effekte zu erzielen.
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Gemäß der Erfindung
wird dies durch das Verfahren und die Vorrichtung nach den unabhängigen Ansprüchen 1 und
6 erreicht. Den Partikeln wird die Form von sphärischen Körnchen gegeben, welche nur
in einer oder in einigen wenigen Größen vorliegen, die klar voneinander
getrennt sind. Dadurch kann die Eigenschaft einer Masse von sphärischen Partikeln,
nahezu wie eine Flüssigkeit
zu fließen,
zur Verteilung der Partikel während
des Abscheidens der Schicht ausgenutzt werden.
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Weitere
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
festgelegt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUGEN
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Im
Folgenden wird eine Ausführungsform der
Erfindung beschrieben, die mit Hilfe einer schematischen Ansicht
der Vorrichtung zum Ausführen des
Verfahrens und mittels Schnittansichten der Kunststoffschicht veranschaulicht
wird. Dabei zeigen
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1 eine
schematische Ansicht der Vorrichtung;
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2, 3 und 4 vergrößerte Schnittansichten
der Struktur der Kunststoffschicht bei unterschiedlichen Verfahrensschritten.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es
gibt eine Anzahl von zuvor bekannten Verfahren zum Herstellen von
sphärischen
Mikropartikeln. In einem solchen Verfahren, zum Beispiel gemäß US-A 4,978,069
(Anderson u. a.), wird dies durch Ausbilden von Tröpfchen aus
einer Schmelze des Materials erreicht, wobei die Tröpfchen in
ihren freien Form eine sphärische
Gestalt annehmen. Es gibt auch andere Verfahren, die auf dem Fließpressen
des Kunststoffmaterials beruhen. Es wurde festgestellt, dass sich
eine Menge solcher sphärischer Mikropartikel
als Masse erheblich anders als eine Menge von Partikeln bewegt,
die nach dem bisher vorwiegend verwendeten Verfahren mittels Zermahlen
des Materials in einem festen Zustand hergestellt wurden. Dadurch
erhalten die Partikel eine zerklüftete
Form und liegen außerdem
in einer Reihe von Bruchstücken
vor, von denen jene, die Abmessungen über einer bestimmten Größe aufweisen,
ausgesiebt werden können,
wobei aber der Rest noch eine Abstufung von den nach dem Aussieben
größten bis herunter
zu „Staubgrößen" aufweist. Die Unterschiede
liegen darin, dass die Masse der sphärischen Partikel – und insbesondere
dann, wenn sie die gleiche Größe innerhalb
eines kleinen Intervalls aufweisen – sehr beweglich wird und nahezu
einer Flüssigkeit gleicht.
Demzufolge weist die Masse einen beträchtlich geringeren Böschungswinkel
auf, wenn sie in einem Haufen aufgeschichtet wird, als eine Masse
aufweist, die aus zermahlenen Partikeln besteht. Die Partikel können auch
einfacher in eine kompakte Masse gepackt werden, auch allein mit
der Hilfe der Schwerkraft: das „Schüttel-Raumgewicht" wird größer als
im Falle gemahlener Partikel.
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Diese
Eigenschaften – und
insbesondere die zuerst erwähnte – wurden
in erster Linie verwendet, um die Partikelmasse einfacher durch
Pumpen transportierbar zu machen. Dabei wurde somit ihre Eigenschaft
ausgenutzt, sich wie eine Flüssigkeit
verhalten zu können.
Wenn es andererseits um eine Masse von gemahlenen Partikeln geht,
dann muss der Transport mit Hilfe einer Dosierschnecke oder mit entsprechenden
Verfahren vonstatten gehen.
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Die
Grundlage der Erfindung ist der Einsatz von Partikeln eines Kunststoffmaterials
oder einer Mischung verschiedener Kunststoffmaterialien, wobei die
absolute Mehrheit der Partikel sphärisch ist. Vorzugsweise weist
die Hauptmasse der Partikel die gleiche Abmessung innerhalb eines
engen Bereiches auf, es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass Partikel unterschiedlicher
Abmessungen vorkommen können,
jedoch nur einige wenige Fraktionen und mit Abmessungen, die nicht
zu eng beieinander liegen. Unter Kunststoffmaterial wird hier verstanden,
dass die Partikel einzeln aus einem reinen Polymer oder Kopolymer
bestehen können,
aber die Partikel können vorzugsweise
auch Färbe mittel,
wie z. B. Pigmente, und möglicherweise
Zusätze
enthalten, um das Fließverhalten
während
des Verschmelzens der Partikel und/oder des Aushärtungsvorganges zu beeinflussen,
wenn die Partikelmasse erstarrt.
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In 1 ist
eine Vorrichtung zum Ausführen des
Verfahrens schematisch dargestellt. Die Vorrichtung, eine Produktionsvorrichtung
für Material
im Bahnform, umfasst ein Substrat 1, auf dem das Material
auszubilden ist. Das Substrat wird durch ein Endlosband gebildet,
das straff über
eine Anzahl von Führungswalzen 2 gespannt
ist und das sich um einen Zylinder 3 herum bewegt, wobei
es mittels Presswalzen 4 gegen einen Teilbereich an dessen
Umfang gepresst wird. Das Band 1, welches das Substrat
bildet, kann aus Stahl bestehen oder zum Beispiel ein Band mit einer
Oberfläche
aus Tetrafluorethylen sein, das ein gutes Ablösevermögen gegenüber der ausgeformten Materialbahn
aufweist. Das Substrat ist kein Teil des Endprodukts, sondern bildet
ein Maschinenteil. Der Zylinder 3 wird beheizt. Ein weiterer
Zylinder 5 sitzt auf dem Substrat auf. Es ist vorgesehen, dass
der Zylinder 5 auf einer relativ niedrigen Temperatur gehalten
wird, er dient als ein Kühlzylinder.
Außerdem
gibt es einen Unterstützungszylinder 6.
Es ist vorgesehen, dass sich das Substrat in Richtung des Pfeils 8 bewegt
und folglich nach einer Umlenkung mit Hilfe von zwei der Führungswalzen 2 über den Unterstützungszylinder,
zwischen eine der Presswalzen 4 um einen Teilbereich des
beheizten Zylinders 3 herum über die zweite Presswalze 4 am
Kühlzylinder 5 vorbei
läuft und
noch einmal um eine der Führungswalzen 2 herum
sowie weiter über
zusätzliche
solche Walzen umgelenkt wird, um den Unterstützungszylinder 6 wieder
zu erreichen.
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Über dem
Unterstützungszylinder 6 gibt
es eine Partikel-Beschickungseinrichtung 10,
die einen für
die Aufnahme der mit 12 gekennzeichneten Partikelmasse
eingerichteten Trog 11 umfasst. Die Partikelmasse besteht
demnach aus sphärischen
Partikeln der Kunststoffzusammensetzung, aus welcher die fertiggestellte
Materialbahn bestehen soll. Eine nicht dargestellte Nachfüllvorrichtung
für die
Partikelmasse sollte vorhanden sein, um im Trog 2 für eine ausreichende
Materialmenge zu sorgen. Wie aus der vorhergehenden Beschreibung
ersichtlich geworden ist, kann diese Nachfüllvorrichtung die Form eines Pumpensystems
aus einem größeren Behälter für die Partikelmasse
oder aus einer Produktionsanlage für die kontinuierliche Produktion
der Partikel aufweisen.
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Der
Trog 12 wird in einen keilförmigen unteren Teil 14 entleert.
Dieser ist nach unten zu über
einen Spalt 15 offen. Der Spalt sollte eine solche Länge aufweisen,
dass er sich über
die gesamte Breite der zu produzierenden Bahn erstreckt. Der Spalt
endet in einer Abscheideschiene 16.
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Die
Abscheideschiene oder Rakel 16 sollte mit ihrem unteren
Ende bei einem solchen Abstand über
dem Substrat 1, das auf dem Unterstützungszylinder 6 aufliegt,
angeordnet sein, dass es der gewünschten
Dicke der Partikelmasse entspricht, die auf dem Substrat während ihrer
Bewegung in Richtung des Pfeils 8 abgeschieden wird. Wie
später
offensichtlich wird, sollte diese Dicke größer sein als die vorgesehene
Dicke des fertig gestellten Materials. Als eine Alternative zur
Abscheideschiene 16 kann eine sich gegenläufig drehende
Walze angeordnet werden, welche ihren unteren Umfang bei dem besagten
Abstand vom Substrat hat. Dieser untere Umfang sollte sich demzufolge
in die zu dem Pfeil 8 entgegengesetzte Richtung drehen.
Die Walze ist vorzugsweise mit einem Abstreifer im Inneren des Trogs 11 ausgestattet.
Infolge ihrer gegenläufigen Drehung
ist die Walze keine Vorrichtung zum Herausbefördern der Partikelmasse, sondern
sie wird angeordnet, um den Spalt zu bilden, durch den die Masse
zu fließen
hat, was durch die Drehung der Walze nicht verhindert wird, wenn
sie eine glatte, polierte Oberfläche
aufweist. Der Grund für
das Anbringen einer gegenläufig rotierenden
Walze statt einer Schiene ist, dass sich an der Schiene Partikel
ablagern und haften können,
welche Partikel in der abgelagerten Partikelschicht folglich Spuren
ausbilden. Bei einer Walze wird dies dadurch verhindert, dass die
Oberfläche,
welche mit der Partikelmasse zusammentrifft, mit Hilfe des Abstreifers
immer sauber gehalten wird. Es kann auch andere Alternativen für Abscheidevorrichtungen
geben.
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Nach
der Partikelbeschickungseinrichtung 10 ist in Pfeilrichtung 8 gesehen
eine Schicht aus einer Partikelmasse so abgeschieden worden, wie
es in der Figur durch 18 gekennzeichnet ist. Diese Schicht
wird zusammen mit dem sich bewegenden Substrat 1 in eine
Richtung auf den beheizten Zylinder 3 zu befördert. Zwischen
der Partikelbeschickungseinrichtung 10 und dem Spalt zwischen
dem Zylinder 3 und der unteren Presswalze 4 gibt
es einen horizontalen Bereich 19 des Substrats. Eine Heizvorrichtung 20 ist über einem
Teil dieses Bereichs angeordnet. Die Heizvorrichtung wird in geeigneter
Weise durch eine sich nach unten zu öffnende Haube 21 gebildet,
welche Quellen zur Bestrahlung der darunter liegenden Fläche mit
Infrarotlicht, d. h. Wärmestrahlung,
einschließt.
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Vor
der Heizvorrichtung 20, folglich zwischen dieser und der
Partikelbeschickungseinrichtung 10, können weitere Vorrichtungen
vorhanden sein, und insbesondere solche Vorrichtungen, die für das Ausführen eines
Musters auf der Bahn vorgesehen sind. Es wird später beschrieben, wie das erreicht
werden kann.
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Es
wird nun hier die Durchführung
des Verfahrens unter Verwendung der beschriebenen Vorrichtung dargestellt:
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Die
Partikelmasse 12, die aus Partikeln der vorgegebenen Zusammensetzung
und Größen besteht,
wird hergestellt und dem Trog 11 zugeführt, so dass er immer eine
ausreichende Menge für
eine Ausgabe im Verlauf der vorgesehenen Produktion enthält. Wegen
der sphärischen
Form der Partikel fließt
die Masse nach unten durch den unteren Teil 14 und durch
den Spalt 15 heraus. Um die Ausgabe durch den Spalt zuverlässig zu
gewährleisten,
kann der Schacht mit einem Rüttler
oder einem Rührer
versehen sein, um die Partikelmasse in einer bestimmten Bewegung
zu halten. Die agesonderte Partikelmasse endet auf dem Substrat 1,
welches mittels Drehung der Zylinder in Richtung des Pfeils 8 transportiert
wird; vorzugsweise wird der Zylinder 3 angetrieben. Die
Abscheideschiene 16 gewährleistet, dass
eine gleichförmige
Schicht der Partikelmasse auf dem Substrat abgeschieden wird. Wegen
des Fließvermögens der
Masse besteht keine Gefahr, dass die Masse eine nicht gleichförmige Schicht
ausbildet oder sich vor der Abscheideschiene anhäuft.
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Die
nun gebildete Schicht aus Partikeln, die noch in Bezug aufeinander
frei beweglich sind und die in 1 und 2 mit 18 gekennzeichnet
sind, werden nun unter die Heizvorrichtung 20 befördert. Die
Wärme darin
ist so angepasst, dass das Material nicht geschmolzen wird außer in den
Korngrenzen, so dass eine verfestigte, aber noch geringfügig poröse Schicht
auf dem Substrat 1 gebildet wird. Diese Schicht wird durch 25 gekennzeichnet,
vergleiche die Darstellung der Schichten 18 und 25 in 2 bzw. 3.
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Durch
die Bewegung des Bandes bewegt sich das Substrat nun weiter, und
die Schicht erreicht dazwischen das Band, wo sie sich gegen die
Presswalze 4 und den beheizten Zylinder 3 bewegt.
Der Zylinder 3 ist bis auf eine solch hohe Temperatur erhitzt,
dass das Material in der Schicht vollständig verschmilzt bei einer
gleichzeitigen Kompression zwischen dem straff gespannten Substratband
und dem Zylinder 3. Um die Kunststoffschicht abschließend zu stabilisieren,
wird sie zusätzlich
an dem Kühlzylinder 5 vorbei
befördert.
Die nun gebildete feste Schicht wird in 1 und 4 durch 26 gekennzeichnet. Nach
dem Abziehen zwischen einer Abrisswalze 9 und dem Band 1,
das um eine der Walzen 2 herum geführt wird, ist diese Schicht 26 vom
Substrat 1 getrennt, und die auf diese Weise gebildete
Materialbahn wird zu einer möglichen
Endbearbeitung und zum Aufwickeln in den Auslieferungszustand weiter befördert.
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Das
beschriebene Verfahren kann auf unterschiedlichen Wegen variiert
werden. Für
das Verfahren ist grundlegend, dass das Rohmaterial mit Hilfe einer
Rakel oder eines anderen Abscheidebauteils als eine Schicht von
sphärischen
Partikeln auf einem beweglichen Substrat abgeschieden wird und dass die
Partikelschicht anschließend
durch Erhitzen zu einer homogenen Bahn verschmolzen wird. Dieses Verfestigen
wird vorzugsweise durch Kompression der Partikelschicht zwischen
Oberflächen
ausgeführt,
von denen mindestens eine erhitzt wird. In der Ausführungsform
ist dies so dargestellt, dass es zwischen der Oberfläche eines
Bandes, welches ein die Schicht tragendes Substrat ausbildet, und
einem aufgeheizten Zylinder stattfindet. Die Vorrichtung kann aber
auch mit einer Anzahl von Walzen ausgerüstet sein, oder der dargestellte
aufgeheizte Zylinder kann durch ein zweites Band ersetzt werden,
welches gegen das erste gepresst wird, welches das Substrat ausbildet.
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Unabhängig davon,
wie die Kompression stattfindet, besteht die Gefahr, dass die Partikel
in der Schicht im Verlaufe der Kompression auf eine unerwünschte Weise
verschoben werden. Deshalb kann es vorteilhaft sein, dass der Kompression
ein gewisses Verfestigen der Partikel vorangeht, welches durch Sintern
geschehen kann, d. h. durch Verschmelzen des Materials an den Partikelrändern, so dass
die Partikel miteinander verbunden werden, ohne jedoch eine feste
Schicht zu bilden. Ein solcher Schritt wird in der Ausführungsform
erwähnt,
wobei ein Erhitzen bis zum Sintern in einer Kammer stattfindet,
die mit Heißluft
oder einem anderen Heizverfahren, wie z. B. durch Bestrahlen mit Infrarotlicht,
erhitzt wird. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass die Kompression
während
des Verschmelzens zu einer festen Schicht ohne ein solches vorhergehendes
Sintern ablaufen kann, und die Ausführung auf eine solche Weise
ist auch in der Erfindung enthalten.
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Das
Verfahren kann auch im Geltungsbereich der Erfindung verändert werden,
so dass sich eine feste Schicht nicht durch Kompression sondern lediglich
durch Erhitzen ausbildet. In Abhängigkeit davon,
wie weit das Erhitzen betrieben wird, kann so eine mehr oder weniger
homogene Schicht erhalten werden. Mit einem Erhitzen von kurzer
Dauer kann das miteinander Verbinden der Teilchen hauptsächlich nur
ein Sintern umfassen, so dass Hohlräume zwischen den Teilchen gebildet
werden, wohingegen ein Erhitzen von relativ langer Dauer bei einer
höheren
Temperatur ein Verschmelzen zur Folge haben kann, so dass die Schicht
völlig
homogen wird.
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Es
wurde oben beschrieben, wie eine das Bahnmaterial ausbildende Schicht
mit den sphärischen
Partikeln als einem Ausgangspunkt erzeugt wird. Es kann jedoch vorkommen,
dass die Herstellung eines Materials erwünscht ist, das aus verschiedenen
Schichten bestehen soll, vorzugsweise solchen, deren Eigenschaften
sich voneinander unterscheiden. Es ist insbesondere für Bodenabdeckmaterialien
allgemein üblich,
dass die Stützschicht
mit einer bestimmten Dicke ausgelegt ist, wobei hier angenommen
wird, dass sie mit dem beschriebenen Verfahren hergestellt wird,
mit einer Deckschicht, die dem Abdeckmaterial vorteilhafte Verschleiß- und Reinigungseigenschaften
verleiht. Dementsprechend ist diese Deckschicht oft transparent,
so dass das Aussehen der Hauptschicht wahrzunehmen ist. Auch eine
derartige Schicht kann nach dem gleichen Verfahren und dann vorzugsweise
in einer dünneren Schicht
mit Hilfe von Partikeln aufgebracht werden, die eine durchsichtige
Schicht bilden. Natürlich
können
auch unterschiedliche Verfahren zum Aufbringen von Schichten mit
unterschiedlichen Eigenschaften kombiniert werden. Zum Beispiel
kann die ausgebildete Hauptschicht vorteilhaft mit einer Deckschicht überzogen
werden, oder sie kann auf dieselbe aufgespritzt werden.
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Wenn
das Aufbringen verschiedener Schichten auf derselben Unterlage mit
Hilfe des beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens erwünscht ist, können sie
der Reihe nach aufgebracht werden, nachdem sich die darunter liegenden
Schichten mittels Sintern durch Erhitzen stabilisiert haben. Alternativ
können
verschiedene vollständige
Prozesse eingesetzt werden, die ein Verfestigen der Schichten nacheinander
mittels abschließender
Aufheizung umfassen, so dass jede neue Schicht mit der vorhergehenden
als ein Substrat aufgebracht wird. Dadurch kann ein Produkt mit
speziellen Eigenschaften, zum Beispiel mit Hinblick auf eine Schall-
oder Wärmedämmung, bereitgestellt
werden.
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Wie
in Form einer Einführung
erwähnt
wurde, ist es oft erwünscht,
Abdeckmaterialien dieser Art mit einem bestimmten Muster zu gestalten.
Das Muster kann mit Hilfe von Farbelementen oder eines Reliefs in
der Oberfläche
erzeugt werden. Das anspruchsvollste Muster wird zustande gebracht,
wenn zugelassen wird, dass sich ein Farbmuster und ein Reliefmuster
gegenseitig verstärken.
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Ein
Reliefmuster kann in einer zuvor bekannten Weise durch Prägezylinder
mit einem eingravierten Relief ausgeführt werden. Der in der Ausführungsform
erwähnte
aufgeheizte Zylinder kann ein solcher Prägezylinder sein.
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Wenn
es um ein Farbmuster geht, dann stellt das Verfahren gemäß vorliegender
Erfindung verschiedene Möglichkeiten
bereit, von denen einige als neu und besonders mit diesem Verfahren
verbunden angesehen werden müssen.
Ein Farbmuster kann vornehmlich in Übereinstimmung mit den folgenden Grundprinzipien
zustande kommen:
- A. Ablagern von Partikeln,
deren Farbe und Form voneinander abweicht, in die Partikelschicht,
die sich nach der Beschickungseinrichtung ausgebildet hat, wobei
die Partikel zum Beispiel die Form von Flocken, sphärischen
oder zerklüfteten
Partikeln einer solchen Größe haben,
dass sie ein für das
Auge wahrnehmbares Muster bilden können. Das wird veranschaulicht
durch die Darstellung eines Musterelements in der Form eines größeren, nicht
sphärischen
Partikels 27 in den 2–4.
Wegen der Beweglichkeit der Partikel in der Schicht werden die Musterkörper in
die Schicht bis zu dem Moment des Sinterstadiums und mit einem sehr
geringen Widerstand seitens der Partikelmasse einsinken, vergleiche 2, 3.
Sie werden mit den Partikeln vereinigt, wenn die Schicht damit verschmilzt,
vergleiche 4, und bilden ein Musterelement,
das von dem Untergrund abweicht, der von der Partikelmasse gebildet
wird.
- B. Verwendung eines Substrats mit ausgesparten Bereichen, in
welche die Partikel, welche Musterelemente zum Beispiel dadurch
bilden können, dass
sie eine abweichende Farbe aufweisen, vor dem Ausbilden der gleichmäßig verlaufenden Schicht
abgesetzt werden.
- C. Mischen von Partikeln unterschiedlicher Farben, wenn die
Partikelmasse der Beschickungseinheit zugeführt wird. Da angenommen werden kann,
dass die Partikel so klein sein müssen, dass sie als einzelne
Bestandteile nicht sichtbar sind, würde ein inniges Mischen der
unterschiedlich gefärbten
Partikel wahrscheinlich keine wirkliche Musterbildung zur Folge
haben, sondern lediglich eine Sprenkelung.
- D. Um jedoch eine ausgeprägtere
Musterbildung durch Partikel mit unterschiedlichen Farben zu erreichen,
müssen die
Partikel getrennt voneinander zugeführt werden. Partikel unterschiedlicher Farben
können
zum Beispiel schichtweise in den Trog der Vorrichtung eingegeben
werden, so dass eine Ausbildung diffuser Querstreifen in der Partikelschicht
erreicht wird, wenn diese Schichten ihrerseits auf dem Substrat
abgesetzt werden. Eine andere Möglichkeit
ist, den Trog in Bereiche zu unterteilen, denen Partikel unterschiedlicher
Farbe zugeführt
werden. Dadurch kann eine Streifenbildung in Längsrichtung des Fertigprodukts
erreicht werden.
- E. Außerdem
können
zuvor bekannte Verfahren zur Musterbildung verwendet werden, wie
z. B. das Bedrucken mit verschiedenen Verfahren; der Siebdruck ist
ein üblicherweise
verwendetes Verfahren zum Dekorieren von Bahnmaterialien. Dabei
kann das Drucken auf der Schicht ausgeführt werden, wenn sie mittels
Sintern teilweise verfestigt worden ist, oder auf der Oberfläche der
vollständig
verfestigten Schicht.
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Der
Begriff Substrat wurde hier für
die Fläche verwendet,
auf welcher die Partikelschicht abgesetzt wird, während das
Substrat an der Beschickungsstelle vorbei geführt wird. Dabei wird in der
beschriebenen Ausführungsform
angenommen, dass das Substrat durch ein Maschinenteil, nämlich das
früher
erwähnte
Band gebildet wird, und es folglich nicht in das Endprodukt eingebunden
ist. Dementsprechend muss die Oberfläche des Substrats so sein,
dass es die Kunststoffschicht nach deren Verfestigung freigibt.
Das kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass das Substrat
aus Tetrafluorethylen (TEFLON®) hergestellt oder damit
beschichtet ist. Bei einem anderen Verfahren, das bereits von der
Herstellung von Kunststoffbahnmaterialien bekannt ist, wird die
Oberfläche
durch eine Hilfsschicht, eine sogenannte Ablöseschicht, zum Beispiel einen
Kunststofffilm oder eine Papierbahn, gebildet, die auf eine solche
Art gestaltet ist, dass ihre Oberfläche nicht an dem ausge bildeten
Material klebt. Dadurch folgt die Hilfsschicht dem Produkt für einen
bestimmten Zeitabschnitt, wird aber danach von ihm abgetrennt. Dieses
Abtrennen kann unmittelbar nach dem Fertigstellen des Produkts erfolgen,
wonach die Hilfsschicht in den Fertigungsprozess zurückgeführt werden
kann, oder die Hilfsschicht kann dem Produkt als eine Schutzschicht folgen,
bis es verwendet werden soll, indem es auf einen Boden gelegt oder
zum Beispiel an Wände
gehängt
wird.
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Die
dritte Möglichkeit
ist, dass das Substrat durch eine Grundschicht im Produkt gebildet
wird. Das ist bei Bodenbelagmaterialen sehr gebräuchlich, wo zugelassen wird,
dass eine Faserbahn eine Verbindungsschicht gegenüber der
Unterlage bildet. Beim Herstellungsprozess muss jedoch diese Grundschicht
wiederum in der Maschine unterstützt
werden. Alle diese Formen liegen im Bereich der denkbaren alternativen
Ausführungsformen
der Erfindung.
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Beispiel
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Die
Partikel werden in einer sphärischen Form
in einer einzigen Abmessung mit relativ engen Toleranzen hergestellt.
Diese Abmessung sollte im Bereich von 0,2–2 mm liegen. Das Rohmaterial
sollte ein Thermoplast, wie z. B. Polypropylen, oder ein Gemisch
aus Kunststoff und vorzugsweise auch Inhaltsstoffen, wie z. B. Pigmenten,
Füllstoffen
usw., sein. Die Partikel werden in einer solchen Schicht auf dem Substrat
abgesetzt, dass nach dem Verfestigen ein Bahnmaterial mit der Dicke
0,5–5
mm ausgebildet wird.