WO2021151408A1

WO2021151408A1 - Flächenelement mit einer expandierbare mikrohohlkugeln enthaltenden nutzschicht und ein verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: WO2021151408A1
Application number: PCT/DE2020/101084
Authority: WO
Inventors: Vadim Molochnikov; Torsten Buch; Lennart Schulz; Markus Nadler
Original assignee: Forbo Siegling Gmbh
Priority date: 2020-01-28
Filing date: 2020-12-22
Publication date: 2021-08-05
Also published as: DE102020101976A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein flexibles Flächenelement (1), insbesondere ein Transportband oder Laufband, und besteht aus einem Zugträger (2) und einer thermoplastischen Nutzschicht (3). In der Nutzschicht (3) sind expandierbare Mikrohohlkugeln (4) gebunden, die einzeln oder in Gruppen durch energiereiche Strahlung (5) im Infrarotspektrum aktiviert werden, indem eine Hülle der Mikrohohlkugeln (4) über ihre Erweichungstemperatur erwärmt wird. Die Expansion der Mikrohohlkugeln (4) führt zu veränderten mechanischen Eigenschaften des Flächenelements (1), das so erstmals gezielt an den jeweiligen Anwendungszweck angepasst werden kann. Weiterhin können die Mikrohohlkugeln (4) aktive Substanzen enthalten, welche durch die Zufuhr der energiereichen Strahlung (5) freigesetzt werden, wodurch es zu einer Reaktion mit dem umgebenden Material oder zu einer visuell erkennbaren Farbwirkung kommt.

Description

Flächenelement mit einer expandierbare Mikrohohlkugeln enthaltenden Nutzschicht und ein Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft ein flexibles Flächenelement, insbesondere ein Transportband oder Laufband, mit zumindest einer expandierbare Mikrohohlkugeln enthaltenden thermoplastischen Nutzschicht und mit einer diese abdeckenden thermoplastischen Deckschicht. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Flächenelements aus zumindest einer thermoplastischen Nutzschicht, in die expandierbare Mikrohohlkugeln eingebracht werden.

Es ist allgemein bekannt, thermoplastische Kunststoffe unter Verwendung von Treibmitteln aufzuschäumen. Als Treibmittel kommen hierbei beispielsweise expandierbare Mikrospheren zum Einsatz.

Expandierbare Mikrospheren sind Mikrohohlkugeln, die aus einer dünnen Kunststoffhülle, beispielsweise Polyacrylnitril oder Copolymere, bestehen. Diese Mikrohohlkugeln sind mit Gas, in der Regel mit Kohlenwasserstoffen, gefüllt. Durch die einwirkende Temperatur in der thermoplastischen Verarbeitung kommt es zu einer Erweichung der Kunststoffhülle und gleichzeitig zu einer Expansion des eingeschlossenen Gases. Hierdurch kommt es zu einer Expansion der Mikrohohlkugeln. Auch Kombinationen aus chemischen Treibmitteln und expandierbaren Mikrohohlkugeln werden eingesetzt.

Die Herstellung und die Verwendung expandierbarer thermoplastischer Mikrohohlkugeln ist unter anderem in der US 3615972 A offenbart. Die nichtexpandierten Kugeln enthalten flüchtige flüssige Treibmittel, die nach Anwendung von Hitze in den gasförmigen Zustand übergehen. Wenn Wärme zugeführt wird, erweicht die Polymerschale und die Kugeln expandieren, wenn das Treibmittel gasförmig wird. Die EP 0348 372 B1 beschreibt ein Verfahren, bei dem die nichtexpandierten Mikrohohlkugeln mit einem Heißgebläse und einer Abgasvorrichtung expandiert werden, beispielsweise durch Infrarotstrahlen.

Es sind auch Verfahren bekannt, thermoplastische Polyurethane mit Treibmitteln aufzuschäumen. Im Fall von thermoplastischem Polyurethan führen chemische Treibmittel zu einer vergleichsweise sehr groben Schaumstruktur und zu einer vermehrten Bildung von Lunkern.

Zur Behebung dieses Mangels beschreibt die EP 0692 516 A1 ein Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen auf Basis von thermoplastischem Polyurethan, bei dem als Treibmittel eine Mischung von chemischen Treibmitteln und Mikrohohlkugeln eingesetzt wird.

Die US 6 103 152 A bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Polymerschaums, wobei eine geschmolzene Polymerzusammensetzung und expandierbare polymere Mikrokugeln gemischt werden, die in der Polymerzusammensetzung expandiert werden, bevor die Zusammensetzung aus der Düse austritt. Nach dem Austreten aus der Düse können die Mikrokugeln durch Erwärmen des Polymerschaums weiter expandiert werden. Der Polymerschaum kann eine im Wesentlichen glatte Fläche aufweisen und auch als Folie hergestellt werden.

Aus der US 2006 / 0219350 A1 ist eine Kleberzusammensetzung bekannt, die zwischen Flächen oder Schichten platziert ist und zwei thermoexpandierbare Mikrokugelspezies enthält, worin eine erste Spezies von Mikrokugeln dem Härten dient und eine zweite Spezies von Mikrokugeln dem Entbinden dient. Die Mikrokugeln der verschiedenen Spezies sind bei unterschiedlichen Temperaturen aktivierbar.

Die US 5 783272 A beschreibt ein Kalandriersystem, mit dem in situ schäumbare dünne Folien hergestellt werden können. Die Folie enthält ein flüssiges Treibmittel oder Blähmittel. Die Harzmatrix kann Mikrohohlkügelchen aus Glas enthalten.

Die EP 2 134425 B1 betrifft den Einsatz eines Endlosbands als Laufband für Lauftrainingsgeräte, wie sie üblicherweise in Fitnessstudios verwendet werden. Das Laufband kann zwei Zugkörper aufweisen, einen an der Unterseite einer geschäumten Schicht und einen zweiten an ihrer Oberseite. Das Aufschäumen kann unter Hinzumischen von expandierbaren Mikrokügelchen zum thermoplastischen Material durchgeführt werden, wobei die so erhaltene geschäumte Schicht anschließend in einem zweiten Arbeitsgang mittels Kalandrieren auf den Zugkörper aufgetragen werden kann. Beispielsweise besteht die geschäumte Schicht aus thermoplastischem Polyurethan mit einem Schäumungsgrad von etwa 20 %.

Insbesondere bei der Herstellung von Folie auf der Basis eines thermoplastischen Polyurethans erweist sich in der Praxis als hinderlich, dass die Schmelze stark an den Kalanderwalzen anhaftet, sodass solche Folien mittels eines Kalanders nicht hergestellt werden können. Diesem Problem wird oftmals durch den Einsatz von Wachsen begegnet, was allerdings nur eingeschränkt erfolgreich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flächenelement mit an den jeweiligen Anwendungszweck optimal, insbesondere auch individuell abstimmbaren Eigenschaften zu schaffen. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein hierzu geeignetes Verfahren zur Herstellung zu schaffen.

Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Flächenelement gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.

Erfindungsgemäß ist also ein Flächenelement vorgesehen, bei dem die Mikrohohlkugeln in verschiedenen Bereichen, insbesondere in einer Längsrichtung verlaufenden Spuren, in einer Querrichtung verlaufenden Abschnitten und/oder in verschiedenen Querschnittsebenen verlaufenden Ebenen des Flächenelements unterschiedlich expandiert sind und bei dem die thermoplastische Deckschicht eine kompakte, kalandrierte Schicht, beispielsweise aus einem thermoplastischen Polyurethan, ist, die keine Mikrohohlkugeln aufweist. Hierdurch ist also zumindest eine Nutzschicht des Flächenelements durch selektiv unterschiedliche Expansion der Mikrohohlkugeln hergestellt, wobei die selektive Expansion im Sinne der Erfindung sowohl unterschiedliche Expansionsgrade der Mikrohohlkugeln als auch expandierte und nicht expandierte Mikrohohlkugeln umfasst. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass sich dann die Eigenschaften des Flächenelements gezielt an die Einsatzzwecke anpassen lassen, wenn die bereits in der Matrix der thermoplastischen Nutzschicht, beispielsweise aus Polyurethan, gebundenen Mikrohohlkugeln gezielt aktiviert werden können. So lässt sich beispielsweise die Dämpfung des Flächenelements nicht nur durch die Energiezufuhr nach der Fertigstellung des Flächenelements anpassen, wobei die Anpassung auch schrittweise zur Annäherung an gewünschte Soll-Werte wiederholt werden kann. Vielmehr kann die Anpassung auch ortsaufgelöst so erfolgen, dass beispielsweise einzelne Randbereiche des Flächenelements eine abweichende Flexibilität, Formsteifigkeit oder dergleichen aufweisen.

Hervorzuheben ist vor allem auch die durch den Einsatz der Mikrohohlkugeln überraschend gute Eignung zum Kalandrieren insbesondere auch thermoplastischer Polyurethane, wobei sich herausgestellt hat, dass die aus dem Stand der Technik bekannte Neigung solcher Thermoplaste zum Anhaften an der Kalanderwalze wesentlich reduziert ist.

Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, bei denen die Schmelze an den Kalanderwalzen anhaftet und die Folie Blasen sowie Löcher aufweist, treten derartige Probleme erfindungsgemäß nicht auf, was möglicherweise auf eine reduzierte oder verzögerte Entstehung von Zerfallsprodukten zurückzuführen ist.

Es ist leicht nachvollziehbar, dass die Einsatzmöglichkeiten der Erfindung nahezu unbegrenzt sind, sodass diese nicht annähernd vollständig wiedergegeben werden können. Lediglich beispielhaft werden hier Anwendungszwecke für Transportbänder, die eine Abstimmung an das Transportgut erfordern, oder Lauf- und Fitnessbänder, beispielsweise für Komfort- oder Trainingszwecke, genannt.

Bei solchen Lauf- oder Fitnessbändern können so beispielsweise Randbereiche eine derart andersartige Härte aufweisen, dass der Benutzer bereits intuitiv diese Bereiche verlassen und in den demgegenüber weicheren mittleren Bereich ausweichen wird. Derartige Bereiche lassen sich räumlich beliebig begrenzen, wobei selbstverständlich auch inselförmige Bereiche abweichender Beschaffenheit problemlos realisiert werden können. Vorzugsweise definieren die verschiedenen Bereiche Spuren in Längsrichtung der Hauptbewegungsrichtung oder Abschnitte in einer Querrichtung hierzu sowie Querschnittsebenen als Lagen in unterschiedlichen Tiefen innerhalb der Materialstärke des Flächenelements. Dadurch eignet sich das Flächenelement gleichermaßen als ein endlos umlaufendes Band, insbesondere als Transportband oder Laufband, sowie auch als ein flächiges Dämpfungselement.

Dabei wird eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung dadurch erreicht, dass die Mikrohohlkugeln aktive und/oder reaktive Substanzen enthalten, welche durch die Zufuhr energiereicher Strahlung freisetzbar sind. Hierzu werden die Mikrohohlkugeln entweder derart erwärmt bzw. durch die Strahlung die Hülle in ihren Eigenschaften derart modifiziert, dass diese für die eingeschlossene Substanz durchlässig wird und daher in das umgebende Material des Flächenelements austritt. Dabei kann es auch zu einer Reaktion mit dem Material kommen, in dem die Substanz beispielsweise als Härter oder Reaktionspartner für Zwei-Komponenten-Systeme nutzbar wird. Erfindungsgemäß können durch die Aktivierung der Mikrohohlkugeln nicht nur die Porosität und dadurch insbesondere flexible Eigenschaften oder Dämpfungseigenschaften erreicht bzw. verbessert werden, sondern es können umgekehrt durch Freisetzung der eingeschlossenen Substanzen auch die Festigkeit und Formstabilität des Materials erhöht werden. Dabei sind die Substanzen nicht nur auf technische Wirkungen beschränkt. So können beispielsweise auch dekorative Effekte erreicht werden. Durch einen für den Betrachter gut wahrnehmbaren Farbumschlag kann die freigesetzte Substanz als Indikator dienen. Dabei werden die Mikrohohlkugeln einer der Verschleißgrenze entsprechenden Ebene durch Aktivierung derart eingestellt, dass diese bei mechanischer Belastung infolge des verschleißbedingten Materialabtrags die Substanzen freisetzen, die dann als Farbindikator dienen. Auch die Freisetzung von reibungsmindernden Substanzen, beispielsweise Siloxanen, ist auf diese Weise auch über einen längeren Zeitraum realisierbar.

Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltungsform der Erfindung weist das Flächenelement zumindest eine thermoplastische Nutzschicht und Deckschicht sowie zumindest einen Zugträger auf, sodass die die Mikrohohlkugeln enthaltende Nutzschicht im Betrieb keine oder lediglich geringe Zugkräfte aufnimmt, und die Mikrohohlkugeln daher im gewöhnlichen Betrieb nur gering belastet werden. In diesem Sinne kann eine Beschädigung der Mikrohohlkugeln und die daraus resultierende Freisetzung von Indikatorsubstanz als Überlastungsanzeige genutzt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Flächenelements aus zumindest einer thermoplastischen Nutzschicht werden in die zu extrudierende Schmelze expandierbare Mikrohohlkugeln eingebracht, die während des Extrudierens zunächst nicht oder nur geringfügig expandieren. Anschließend wird die Schmelze einem Walzenspalt zwischen mehreren Kalanderwalzen zugeführt, sodass die Mikrohohlkugeln beim Kalandrieren expandieren. Dadurch haftet die Schmelze kaum an den Kalanderwalzen an, sodass sich das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere auch für Folien aus solchen thermoplastischen Zusammensetzungen eignet, die nach dem Stand der Technik mittels eines Kalanders nicht hergestellt werden können.

Die weitere Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Flächenelements zu schaffen, bei dem expandierbare Mikrohohlkugeln durch energiereiche Strahlung durch die thermoplastischen Deckschicht hindurch über ihre Erweichungstemperatur erwärmt und expandiert werden, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die energiereiche Strahlung selektiv in verschiedenen gegeneinander abgegrenzten Bereichen, insbesondere in einer Längsrichtung verlaufenden Spuren, in einer Querrichtung verlaufenden Abschnitten und/oder in verschiedenen Querschnittsebenen verlaufenden Ebenen des Flächenelements mit unterschiedlicher Wellenlänge oder Intensität eingebracht wird, sodass die Mikrohohlkugeln in den verschiedenen Bereichen unterschiedlich expandiert werden. Indem also die Mikrohohlkugeln, die in einem die Matrix für die Mikrohohlkugeln bildenden Material des Flächenelements gebunden sind, nach der Fertigstellung des Flächenelements, welches beispielsweise neben der Nutzschicht auch noch weitere dekorative oder funktionale Schichten aufweisen kann, selektiv aktiviert werden, kommt es zu einer von dem Energieeintrag abhängigen Expansion der Mikrohohlkugeln. So können Materialeigenschaften wie die Dämpfung oder die Formstabilität mit hoher Genauigkeit eingestellt werden, wobei die äußere Kontur, insbesondere die Stärke, des Flächenelements erhalten bleibt und so eine hohe Maßhaltigkeit des Flächenelements sichergestellt wird.

Dabei soll im Sinne der Erfindung unter dem Begriff „Bereich“ ein Flächenbereich in der Ebene und/oder eine Ebene innerhalb der Materialstärke parallel zu der Außenfläche oder Abdeckschicht verstanden werden, wobei eine vollflächige Aktivierung von dem Erfindungsgendanken umfasst sein soll. Alternativ zu einer differenzierten Aktivierung verschiedener Bereiche mit unterschiedlicher Strahlungsenergie können nicht expandierte Mikrohohlkugeln in anderen Teilbereichen erhalten bleiben. Dabei ist die Erfindung nicht auf Mikrohohlkugeln mit bestimmten Eigenschaften beschränkt. Vielmehr können Mikrohohlkugeln mit unterschiedlichen Eigenschaften in das Flächenelement eingebracht werden.

Dabei hat es sich auch bereits als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn die Mikrohohlkugeln in verschiedenen gegeneinander räumlich abgegrenzten Bereichen in unterschiedlichen Mengenverhältnissen bezogen auf das Volumen oder die Masse der Mikrohohlkugeln in das Trägermaterial eingebracht werden, um so vor allem diejenigen Bereiche mit einer ausreichenden Menge der Mikrohohlkugeln zu versorgen, in denen eine Aktivierung der Mikrohohlkugeln vorgesehen ist.

Eine andere, ebenfalls besonders sinnvolle Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dadurch realisiert, dass als energiereiche Strahlung eine elektromagnetische Strahlung im Infrarot-Spektrum (IR) in das Flächenelement eingebracht wird, wobei beispielsweise durch die Auswahl der Wellenlänge der Strahlung zugleich die erreichbare Ebene innerhalb des Schichtaufbaus eingestellt wird. Hierdurch kann die energiereiche Strahlung selektiv auch auf vergleichsweise kleine, gegebenenfalls einzelne punktförmige Bereiche beschränkt werden, um so beliebige Strukturen zu erzeugen. Dabei hat es sich als besonders Erfolg versprechend erwiesen, wenn durch die Auswahl bestimmter Wellenlängenbereiche die Mikrohohlkugeln in verschiedenen, zu der Laufseite unterschiedlich beabstandeten Ebenen und/oder in verschiedenen Längsabschnitten, beispielsweise Randabschnitten, expandiert und/oder aktiviert werden, um die Eigenschaften des Flächenelements gezielt in vorbestimmten Teilbereichen zu optimieren.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltungsform der Erfindung wird dadurch erreicht, dass die selektive Expansion durch Aktivierung der Mikrohohlkugeln erfolgt, nachdem die Mikrohohlkugeln in dem thermoplastischen Material des Flächenelements als Matrix räumlich gebunden sind, sodass insbesondere eine räumliche Verlagerung der so aktivierten Mikrohohlkugeln vermieden wird. Dabei können die Mikrohohlkugeln auch bereits vor einer Erstarrung der Nutzschicht in diese eingebracht werden, sofern eine Positionsänderung, beispielsweise aufgrund von Auftriebskräften, ausgeschlossen ist.

Weiterhin ist es besonders sinnvoll, wenn zusätzlich insbesondere faserförmige oder strangförmige Füllstoffe in die Nutzschicht eingebracht werden. Dadurch kann bedarfsweise eine weitere Verstärkung der Nutzschicht erreicht werden, um so die Formstabilität des herzustellenden Flächenelements weiter zu verbessern. Es hat sich bereits gezeigt, dass durch mehrlagige Füllstoffe mit dazwischen eingebrachten Mikrohohlkugeln eine erhebliche Verbesserung der Festigkeit unter Berücksichtigung der Gesamtmasse des so erzeugten Verbunds erreicht werden kann.

Eine andere, ebenfalls besonders Erfolg versprechende Ausgestaltungsform der Erfindung wird auch dadurch erreicht, dass die Mikrohohlkugeln expandiert werden, bis eine Gasdurchlässigkeit durch das Material des Flächenelements erreicht ist.

Hierbei werden gezielt die oberflächennahen Mikrohohlkugeln expandiert, bis diese durch die Oberfläche der betreffenden Nutzschicht hindurchtreten und dadurch eine Gasdurchlässigkeit bewirken. Dabei ist es nicht erforderlich, dass die Mikrohohlkugeln zum Platzen gebracht werden, denn bereits an der Grenzfläche der expandierten Mikrohohlkugeln gegenüber dem umgebenden Material kommt es zu einer Gasdurchlässigkeit. Hierdurch können insbesondere gas- und dampfdurchlässige Flächenelemente realisiert werden, die neben verbesserten Reinigungsmöglichkeiten auch ein Ansaugen der auf dem Flächenelement aufliegenden Objekte zur vorübergehenden Fixierung ermöglichen. Selbstverständlich kann durch das gasdurchlässige Flächenelement auch ein Überdruck zugeführt werden, um dieses zu reinigen oder aufliegende Objekte zu entfernen. In ähnlicher Weise kann eine weitere besonders zweckdienliche Ausgestaltungsform der Erfindung dadurch realisiert werden, dass die Mikrohohlkugeln in einem Oberflächenbereich des Flächenelements derart expandiert werden, dass Erhebungen und/oder Vertiefungen erzeugt werden, um so die Kontaktfläche gegenüber aufliegenden Objekten gezielt zu manipulieren, insbesondere das Druckverhalten und das Farbverhalten einzustellen und adhäsive Effekte sowie Reibkräfte zu mindern. Während die Erhebungen durch expandierte Mikrohohlkugeln geschaffen werden, entstehen Vertiefungen durch kollabierte Mikrohohlkugeln, die insbesondere maximal expandiert und dadurch zum Platzen gebracht werden.

Darüber hinaus ist es auch von Vorteil, wenn die Mikrohohlkugeln aktive oder reaktive Substanzen enthalten, die durch die energiereiche Strahlung freigesetzt werden und die freigesetzten Substanzen mit Bestandteilen des angrenzenden Materials des Flächenelements reagieren. Hierzu werden die Mikrohohlkugeln expandiert, bis diese platzen oder die jeweilige Hülle der Mikrohohlkugeln durchlässig wird und das Füllmittel austritt. Das Füllmittel gelangt so als gasförmiges oder flüssiges Fluid in die angrenzenden Bereiche des Bandmaterials und reagiert mit den dort vorhandenen Materialen des Flächenelements. Denkbar ist beispielsweise ein Härter, welcher zu einer irreversiblen Reaktion mit dem Material der Nutzschicht führt, um diese zu härten. Alternativ kann durch die Expansion der Mikrohohlkugeln auch eine Schwächung der Hülle derart vorgenommen werden, dass im Gebrauch des Flächenelements der auftretende Verschluss zu einer Durchlässigkeit der Hülle führt. Auf diese Weise dienen die Mikrohohlkugeln auch als Träger für eine Verschleißindikatorsubstanz. Ein auf diese Weise erzielbarer Farbumschlag ist visuell wahrnehmbar und kann daher als Verschleißindikator genutzt werden.

Selbstverständlich kann der Farbstoff auch derart beschaffen sein, dass dieser unter Umgebungsbedingungen unsichtbar ist und erst durch Licht mit bestimmter Wellenlänge (UV) erkennbar wird.

Bei einer als Kontaminationsindikator dienenden Substanz enthalten die Mikrohohlkugeln Mikroorganismen, die beispielsweise mit Feuchtigkeit oder Luft reagieren, sodass bei Verschleiß die Mikroorganismen in Kontakt kommen und biologische Reaktionen auslösen. Selbstverständlich kann der Reaktionspartner der Mikroorganismen auch aus dem Transportgut stammen, beispielsweise Lebensmittel oder chemische Substanzen. Umgekehrt könnten die freigesetzten Substanzen auch dekontaminierende, desinfizierende, biozide oder sonstige Wirkstoffe freisetzen, um das Transportgut zu schützen. Die Energie zur Expansion der Mikrohohlkugeln kann mittels beliebiger Wärmequellen, beispielsweise auch mittels eines Wärmeträgerfluids, eingebracht werden. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die energiereiche Strahlung mittels einer Strahlungsquelle mit einer an den zu aktivierenden Bereich angepassten, insbesondere einstellbaren Wellenlänge eingebracht wird, sodass mit der Strahlungsquelle eine Wellenlänge, beispielsweise im Infrarotbereich in den jeweiligen Bereich des Flächenelements in eine frei wählbare Schichtebene eingebracht wird. Andere Bereiche bleiben dadurch von der energiereichen Strahlung unbeeinflusst, sodass dort eine Erwärmung ausgeschlossen ist.

Die Einsatz- und Verwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Flächenelements sind unbegrenzt. So eignet sich das Flächenelement beispielsweise auch als ein Prozess- oder Druckband zur Übertragung von druckfähigen Substanzen wie Farbstoffen. Die dabei erforderliche, in engen Toleranzgrenzen vorbestimmte Kompressibilität lässt sich dabei durch die Aktivierung der Mikrohohlkugeln optimal einstellen.

Optional liegen die Mikrohohlkugeln nicht an der Oberfläche des Flächenelements, um so einen Kontakt mit aufliegenden Objekten oder benachbarten Schichten zu vermeiden, wenn zu befürchten ist, dass dadurch die Haftung oder sonstige Eigenschaften beeinträchtigt werden.

Umgekehrt kann es sinnvoll sein, wenn mittels der Mikrohohlkugeln an der Oberfläche des Flächenelements porenförmige Ausnehmungen erzeugt werden, um so die Haftung oder Reibung eines aufliegenden Transportguts zu verringern.

Die Mikrohohlkugeln können bei einer als Dehnungsanzeige dienenden Variante bei einer Überlastung des Flächenelements Substanzen in dem bandförmigen Flächenelement freisetzen, sodass eine fehlerhafte Anwendung oder das Erreichen einer Verschleißgrenze sichtbar gemacht werden können. Dies betrifft nicht nur Zugbeanspruchungen, sondern durch Einwirkungen auf die Oberfläche des Bands durch Schlag, Aufprall und dergleichen.

Selbstverständlich können die Mikrohohlkugeln auch derart unterschiedlich befüllt sein, dass verschiedene Farbindikatoren den Grad der Überlastung, Fehlbeanspruchung oder verschiedene Verschleißzustände durch unterschiedliche Farben sichtbar machen, um so ein Ampelsystem zu realisieren. Indem gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform ein Kalandrierverfahren zur Herstellung eines flexiblen Flächenelements verwendet wird, bei dem die Mikrohohlkugeln der Schmelze beigemischt werden, die dann in einem Walzenspalt eines Walzenpaars expandieren und die beispielsweise bei dem herzustellenden Flächenelement eine thermoplastische Nutzschicht bilden, wird erfindungsgemäß eine adhäsionsmindernde Wirkung erreicht. Diese liegt im Wesentlichen in der signifikant reduzierten Kontaktfläche zwischen der Schmelze und der Kalanderwalze. Zudem können die Mikrohohlkugeln auch noch mit einem haftungsmindernden Medium befüllt oder umhüllt werden, um so gezielt im Kontaktbereich mit der Oberfläche der Kalanderwalzen die gewünschte adhäsionsmindern de Wirkung herbeizuführen.

Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Flächenelement während der Aktivierung einzelner Mikrohohlkugeln in der Nutzschicht;

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Flächenelement nach der Aktivierung der Mikrohohlkugeln;

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Flächenelement nach der Aktivierung der Mikrohohlkugeln.

Das erfindungsgemäße Flächenelement 1 wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 2 näher erläutert. Das gezeigte Flächenelement 1 ist für den Einsatz als Laufband für Komfort oder sportliche Einsatzzwecke bestimmt und besteht aus einem Zugträger 2, einer thermoplastischen Nutzschicht 3 aus TPU und einer thermoplastischen, nicht geschäumten Deckschicht 12. In die Nutzschicht 3 sind in einer gleichmäßigen Verteilung expandierbare Mikrohohlkugeln 4 eingebracht, die zur Verdeutlichung des Erfindungsgedankens nicht maßstabsgerecht, sondern überzeichnet dargestellt sind, während die thermoplastische Deckschicht 12 keine Mikrohohlkugeln 4 enthält. Selbstverständlich können die Mikrohohlkugeln 4 auch ungleichmäßig verteilt eingebracht werden. Der wesentliche erfindungsgemäße Gedanke beruht auf der gezielten Aktivierung einzelner oder einer Gruppe von Mikrohohlkugeln 4, indem diese einer energiereichen Strahlung 5, insbesondere einer elektromagnetischen Strahlung im Infrarotspektrum ausgesetzt werden, und so eine nicht gezeigte Hülle der Mikrohohlkugeln 4 über ihre Erweichungstemperatur erwärmt wird. Hierzu durchdringt die Strahlung 5 die Deckschicht 12 sowie eine darauf angeordnete Abdeckfolie 13 und wird in den gewünschten Querschnittsebenen der Nutzschicht 3 fokussiert oder konzentriert. Dadurch expandieren die betroffenen Mikrohohlkugeln 4, wie dies in Figur 2 zu erkennen ist.

Die Expansion der Mikrohohlkugeln 4 führt nun zunächst zu veränderten mechanischen Eigenschaften des Flächenelements 1, das so erstmals gezielt an den jeweiligen Anwendungszweck angepasst werden kann. So lässt sich beispielsweise in einem von gegenüberliegenden Randbereichen 6 des Flächenelements 1 beabstandeten mittleren Bereich 7 einer in einer Längsrichtung des Flächenelements 1 verlaufenden Spur eine weitaus höhere Kompressibilität erzeugen als in den Randbereichen 6 des Flächenelements 1, wie in Figur 3 gezeigt. Für den Benutzer eines als Laufband verwendeten Flächenelements 1 wird so beispielsweise das Verlassen des mittleren Bereichs 7 durch eine deutliche Zunahme der Härte des Flächenelements spürbar, sodass er auch ohne eine visuelle Wahrnehmung in die Lage versetzt wird, diesem mittleren Bereich 7 zu folgen.

Eine solche Aktivierung ist aber nicht auf in Längsrichtung verlaufende Spuren beschränkt. Wie insbesondere in Figur 3 erkennbar, können derart aktivierte Bereiche 8 auch in einer Querrichtung des Flächenelements 1 als Abschnitt verlaufen oder, wie in Figur 2 erkennbar, auf einzelne Querschnittsebenen des Flächenelements 1 beschränkt sein.

Darüber hinaus können die Mikrohohlkugeln 4 auch aktive Substanzen enthalten, welche durch die Zufuhr der energiereichen Strahlung 5 freigesetzt werden, wie dies in Figur 2 erkennbar ist. Hierzu werden die Mikrohohlkugeln 4 entweder derart erwärmt, dass die Hülle für die eingeschlossene Substanz durchlässig wird und sich diese daher in das umgebende Material in einem Reaktionsvolumen 9 des Flächenelements 1 ausbreitet. Dadurch kommt es auch zu einer Reaktion mit dem Material, wobei die ausgetretene Substanz beispielsweise als Härter oder durch eine Farbwirkung als Indikator nutzbar ist.

Eine weitere Möglichkeit der selektiven Aktivierung ist ebenfalls in Figur 2 dargestellt und betrifft zumindest die in einem oberflächennahen Bereich der Nutzschicht enthaltenen Mikrohohlkugeln 4. Diese werden durch die Strahlung 5 expandiert, bis eine Gasdurchlässigkeit in der Nutzschicht 3 erreicht ist, indem die expandierten Mikrohohlkugeln 4 die Oberfläche durchbrechen und anschließend zum Platzen gebracht werden. Dadurch wird eine Porosität der Oberfläche der Nutzschicht 3 erreicht, wie sie für verschiedene Anwendungen vorteilhaft ist. Sofern die expandierten Mikrohohlkugeln 4 nicht zum Platzen gebracht werden, entstehen kegel- oder noppenförmige Erhebungen 10, welche zur Reduzierung der Kontaktfläche mit einem aufliegenden Transportgut 11 nutzbar sind.

BEZUGSZEICH EN LISTE Flächenelement Zugträger Nutzschicht Mikrohohlkugel Strahlung Randbereich Bereich Bereich Reaktionsvolumen Erhebungen Transportgut Deckschicht Abdeckfolie

Claims

PATENTANSPRÜCH E

1. Flexibles Flächenelement (1) mit zumindest einer expandierbare Mikrohohlkugeln (4) enthaltenden thermoplastischen Nutzschicht (3) und mit einer thermoplastischen Deckschicht (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrohohlkugeln (4) in verschiedenen Bereichen (7, 8) und/oder in verschiedenen Querschnittsebenen der thermoplastischen Nutzschicht (3) unterschiedlich expandiert sind und dass die thermoplastische Deckschicht (12) eine kompakte Schicht ist, die keine Mikrohohlkugeln (4) aufweist.

2. Flexibles Flächenelement (1) mit zumindest einer expandierbare Mikrohohlkugeln (4) enthaltenden thermoplastischen Nutzschicht (3), wobei zumindest eine Nutzschicht (3) des Flächenelements (1) hergestellt ist durch selektiv unterschiedliche Expansion der Mikrohohlkugeln (4) in verschiedenen Bereichen (7, 8) und/ in verschiedenen zu der Deckschicht (12) parallelen Querschnittsebenen des Flächenelements (1).

3. Flächenelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrohohlkugeln (4) aktive und/oder reaktive Substanzen enthalten, welche durch die Zufuhr energiereicher Strahlung (5) freisetzbar sind.

4. Flächenelement (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die aktiven oder reaktiven Substanzen als Indikator und/oder Reaktionspartner für angrenzende Materialbestandteile des Flächenelements (1) dienen.

5. Flächenelement (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement (1) zumindest eine thermoplastische Nutzschicht (3) und zumindest einen Zugträger (2) aufweist.

6. Flächenelement (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die expandierbaren Mikrohohlkugeln (4) enthaltende thermoplastische Nutzschicht (3) aus einem thermoplastischen Polyurethan besteht.

7. Flächenelement (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (12) aus einem thermoplastischen Polyurethan besteht.

8. Flächenelement (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (12) einen mehrschichtigen Aufbau mit zumindest einer Schicht aus einem thermoplastischen Polyurethan und mit einer Abdeckschicht, insbesondere eine Abdeckfolie (13), aufweist.

9. Flächenelement (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckschicht eine bidirektionale, insbesondere gereckte Abdeckfolie (13) ist.

10. Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Flächenelements (1) aus zumindest einer thermoplastischen Nutzschicht (3), wobei in die zu extrudierende Schmelze expandierbare Mikrohohlkugeln (4) eingebracht werden, die während des Extrudierens nicht oder nur geringfügig expandieren, wobei die Schmelze anschließend kalandriert wird und die Mikrohohlkugeln (4) beim Kalandrieren expandiert werden.

11. Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Flächenelements (1) aus zumindest einer thermoplastischen Nutzschicht (3), in die expandierbare Mikrohohlkugeln (4) eingebracht werden, durch energiereiche Strahlung (5) über ihre Erweichungstemperatur erwärmt und dadurch expandiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung (5) durch die thermoplastische Deckschicht (12) hindurch selektiv in verschiedenen gegeneinander abgegrenzten Bereichen (7, 8) und in verschiedenen Querschnittsebenen der thermoplastischen Nutzschicht (3) des Flächenelements (1) unterschiedlich, insbesondere mit unterschiedlichen Parametern einwirkt, und die Mikrohohlkugeln (4) dadurch in den verschiedenen Bereichen (7, 8) und Querschnittsebenen des Flächenelements (1) unterschiedlich expandiert werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als energiereiche Strahlung (5) eine elektromagnetische Strahlung (5) verwendet und derart eingestellt wird, dass zumindest im Wesentlichen nur einzelne Bereiche (7, 8) und/oder Querschnittsebenen der thermoplastischen Nutzschicht (3) erwärmt werden, und dass die thermoplastische Deckschicht (12) zumindest im Wesentlichen von der Strahlung (5) ohne Erwärmung durchdrungen wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass als energiereiche Strahlung (5) eine elektromagnetische Strahlung (5) im Infrarot-Spektrum (IR) verwendet wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die selektive Expansion durch Aktivierung der Mikrohohlkugeln (4) erfolgt, nachdem die Mikrohohlkugeln (4) in der thermoplastischen Nutzschicht (3) als Matrix räumlich gebunden sind.

15. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrohohlkugeln (4) expandiert werden, bis eine Gasdurchlässigkeit des Flächenelements (1) und/oder Erhebungen (10) und/oder Vertiefungen erreicht werden.

16. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrohohlkugeln (4) aktive oder reaktive Substanzen enthalten, die durch die energiereiche Strahlung (5) freigesetzt werden und die freigesetzten Substanzen mit Bestandteilen des angrenzenden Materials des Flächenelements (1) reagieren.

17. Kalandrierverfahren zur Herstellung eines flexiblen Flächenelements (1), dadurch gekennzeichnet, dass einem Walzenspalt eines Walzenpaars eine Schmelze zugeführt wird, die nicht oder nur geringfügig expandierte Mikrohohlkugeln (4) enthält, und die Mikrohohlkugeln (4) in dem Walzenspalt expandiert werden.

18. Kalandrierverfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einem Anteil der Schmelze, die eine thermoplastische Nutzschicht (3) und/oder eine thermoplastische Zwischenschicht bildet, Mikrohohlkugeln (4) zugeführt und in dem Walzenspalt expandiert werden.

19. Kalandrierverfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze einem Schmelzkalander oder einem Beschichtungskalander zugeführt wird.