Verfahren zum Glätten von Oberflächen von kalandrierten bzw. extrudierten thermoplastischen Kunststoffbahnen oder -profilen

Abstract

 Verfahren zum Glätten von Oberflächen von kalandrierten bzw. extrudierten thermoplastischen Kunststoffbahnen oder -profilen durch Schleifen zu einer glatten Oberfläche mittels Schleifscheibenwalzen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zum Glätten von Oberflächen von kalandrierten bzw. extrudierten thermoplastischen Kunststoffbahnen oder-profilen durch Schleifen.

[0002] Bekannt sind für die Oberflächengebung, insbesondere das Glätten und Mattieren von Kunststoffbahnen,verschiedene Methoden, z.B. kontinuierlich arbeitende Frägekalander oder andere Walzenprägeeinrichtungen, wobei entweder die erwärmte Bahn mit kalter oder temperierter Walze oder die nur oberflächlich, z.B. mit Infrarotstrahlern erwärmte Bahn mit heißer Prägewalze geprägt bzw. geglättet wird. Eine bekannte Methode ist in der DE-PS 21 43 135 beschrieben. Nachteilig bei den bekannten Verfahren ist die erforderliche Temperatureinwirkung auf die Kunststoffbahn. Dadurch kann es zu unterschiedlichen Spannungen innerhalb der Bahnen kommen, die zu erhöhten Schrumpfungen, Wellen, Verzug und Herabsetzung anderer physikalischer Eigenschaften führen kann. Um diese Spannungen dann wieder abzubauen, müssen die Kunststoffbahnen nachträglich durch eine Luft- oder Wassertemperung bearbeitet werden.

[0003] Für die Oberflächenbehandlung von Metallen ist seit langem das Schleifen bekannt, wobei natürliche Schleifmittel wie Schmirgel, Naturkorund, Quarz, Diamant, Tripel oder künstliche Schleifmittel wie Elektrokorund, Siliciumcarbid, Borcarbid eingesetzt werden. Als Schleifverfahren sind Strahl- und Blasverfahren bekannt, wobei die Schleifmittel mit Preßluft oder mittels Zentrifugalkraft auf die zu reinigende Oberfläche aufgeschleudert werden. Eine andere Art des Schleifens verfolgt mit rotierenden Scheiben aus Baumwolle, Leder, Leinwand, Filz, Papier, Kunststoffgeweben, auf die das Schleifmittel mit Bindemitteln aufgebracht ist. Man kennt auch das Bandschleifen mit einem endlosen Band, das über Scheiben umläuft, und auf dem die Schleifmittel ebenfalls mit Bindemitteln aufgebracht sind. Weiterhin verwendet man rotierende Bürsten oder Scheiben, die je nach gewünschtem Feinheitsgrad mit entsprechenden Schleifmitteln und aus entsprechenden Trägermaterialien aufgebaut sind.

[0004] Man hat auch schon das Schleifen zum Glätten von Flächen aus Kunststoff mit der Hand oder Schleifvorrichtungen mit Hilfe von Schleifmitteln angewendet. Man schleift naß oder trocken mit Schleifscheiben verschiedener Körnung und Härte und hat eine entsprechend unterschiedliche Schleifwirkung. Hierbei muß man beim Schleifen von Kunststoffen wegen deren schlechter Wärmeleitfähigkeit darauf achten, daß sich der zu schleifende Gegenstand nicht unzulässig erwärmt, weil sonst die Gefahr des Verschmierens, insbesondere bei thermoplastischen Kunststoffen besteht, wie beispielsweise in Kunststofflexikon, 5. Auflage, Carl Hanser-Yerlag 1973, Seite 350 ausgeführt ist. Eine solche Erwärmung kann durch Kühlflüssigkeit begrenzt werden.

[0005] Ausgehärtete Kunststoffe soll man in der Regel trocken schleifen. Es ist bekannt, daB einige Kunststoffe wie PVC und PMMA sehr gute Schleifeigenschaften zeigen und bis zum Hochglanz geschliffen werden können. Auch wird das Schleifen angewandt zur Beseitigung von Graten an Preßteilen aus Kunststoff, zur Egalisierung von Sägekanten und dgl.

[0006] Grundsätzlich wird unter Schleifen eine mechanische spanabhebende bzw. mit Abrieb verbundene Oberflächenbearbeitung von Metallen und Kunststoffen verstanden.

[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Glätten von Oberflächen von thermoplastischen Kunststoffbahnen oder -profilen zu schaffen, wobei die bei den bekannten Glätt- und Prägeverfahren erforderlichen Temperatureinwirkungen, d.h. Bearbeiten bei sich dem plastischen Zustand des Kunststoffes nähernden Temperaturen,vermieden werden sollen.

[0008] Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Unebenheiten der Oberfläche der Bahn bzw. des Profils zu einer glatten Oberfläche geschliffen werden, indem die erstarrte abgekühlte Bahn bzw. das Profil fortlaufend mit einer Geschwindigkeit von insbesondere 1 bis 10 m/min an mindestens einer mit einer Umfangsgeschwindigkeit von insbesondere 5 bis 30 m/s rotierenden und mit einer Frequenz von 50 bis 300 Hz oszillierenden Schleifscheibenwalze, die einen Anpreßdruck von 0,1 bis 3 bar auf die Bahn bzw. das Profil ausübt, vorbeigeführt wird.

[0009] Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Temperaturaufwand vermieden, d.h. es wird die Kunststoffbahn bzw. das Kunststoffprofil im erstarrten abgekühlten Zustand, d.h. bei Raumtemperatur, bearbeitet. Auf diese Weise werden die negativen Einflüsse, die durch Erwärmen und Abkühlen durch Einfrieren von Spannungen auftreten, vermieden.

[0010] Um das erfindungsgemäße Verfahren wirkungsvoll durchzuführen, sind Verfahrensbedingungen insbesondere der Vorschubgeschwindigkeit, der Umfangsgeschwindigkeit der Schleifscheibenwalzen und des auf die Kunststoffbahn einwirkenden Druckes von Bedeutung. Um gerichtete Oberflächenstrukturen, d.h. Schleifmarkierungen in einer Richtung zu vermeiden, ist ein gleichzeitiges Oszillieren der Schleifscheibenwalzen vorgesehen. Insbesondere kann die Oberfläche durch mehrere aufeinanderfolgende Glättvorgänge beim Vorbeiführen an zwei oder mehr Schleifscheibenwalzen je nach gewünschter Oberflächengüte behandelt werden, wobei Schleifscheibenwalzen mit gleichen Bedingungen oder unterschiedlichen Bedingungen vorgesehen sein können, z..B. gleichartige Schleifscheibenwalzen oder aber insbesondere mit gegenüber der vorhergehenden Schleifscheibenwalze jeweils feinerer Schleifkörnung.

[0011] Bevorzugt werden Schleifscheibenwalzen aus mit Bindemitteln getränkten Schleifkörnern und Vliesen aus insbesondere Kunststoffäsern verwendet. Hierbei kommen als Schleifkörner insbesondere Siliciumcarbid, Granat, Korund o.dgl. in Frage. Vorteilhaft sind Schleifscheibenwalzen, die auf Basis von Vliesscheiben zusammengesetzt sind zu der gewünschten Länge entsprechend der Breite der zu glättenden Bahn bzw. des Profils. Das erfindungs g_emäße Verfahren ist ein kontinuierliches Verfahren, bei dem fortlaufend eine extrudierte oder kalandrierte Bahn oder ein Profil geglättet wird. Je nach Beschaffenheit und Anzahl der Schleifscheibenwalzen können matte bis hochglänzende glatte Oberflächen erzielt werden. Dies ist auch abhängig von der Art der Schleifkörner, mit denen die Schleifscheibenwalzen ausgerüstet sind und der Körnung, d.h. der Korngröße.

[0012] Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können insbesondere thermoplastische Kunststoffoberflächen von Thermoplasten wie Polyvinylchlorid, Hart-PVC, Weich-PVC, Polyolefine wie Polyethylen, Polypropylen, beispielhaft genannt, bearbeitet werden. Die Vliesscheiben können beispielsweise wie in der DE-OS 26 2-1 176 beschrieben, aus synthetischen Fasern aufgebaut sein. Es werden hierbei für das erfindungsgemäße Verfahren zum Glätten von Kunststoffoberflächen die gleichen Schleifscheibenwalzen mit Schleifmitteln und Körnungen eingesetzt, wie für das Schleifen von metallischen Oberflächen. Eine Anpassung wird durch die technischen Verfahrensbedingungen von Anpreßdrücken und Umfangsgeschwindigkeiten an den thermoplastischen Kunststoff und an das gewünschte Oberflächenfinish erfindungsgemäß bewirkt.

[0013] Darüber hinaus ist es auch möglich, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren während des Glättens die Oberfläche mittels eines Kühlmediums, insbesondere Wasser zu kühlen. Vorteilhaft ist es als Kühlmedium eine Emulsion, enthaltend ein Reinigungsmittel und/oder Wachsmittel für den Kunststoff,zu verwenden. Auf diese Weise kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Glätten der Oberfläche gleichzeitig eine Versiegelung derselben vorgenommen werden, wobei die Oberfläche beim Glätten mittels der Emulsion gleichzeitig in einer Dicke von 2 bis 5µm versiegelt wird. Als Emulsionen für thermoplastische Kunststoffe kommen Wachskombinationen mit wenig Schaumbildung in Frage, beispielsweise Perfix^(R) von der Firma Henkel oder Emsal^(R) von der Firma Erdal, z.B. für Weich-PVC-Oberflächen.

[0014] Das erfindungsgemäße Verfahren zum Glätten von Oberflächen hat sich insbesondere bei der Oberflächenbehandlung von Fußbodembeläsen aus hochgefüllten Weich-PYC-Formmassen bewährt, die durch Kalandrieren oder Extrudieren oder Walzen hergestellt sind. Bei einer Breite der Bodenbelagsbahn von 1 bis 3 m hat die Schleifscheibenwalze eine entsprechende Breite bei einem Walzendurchmesser zwischen 100 und 500 mm.

[0015] Die Erfindung wird nachfolgend in der Zeichnung und mit einem Beispiel erläutert.

[0016] In der Figur 1 ist schematisch eine Einrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.

[0017] Je nach gewünschter Güte der Oberfläche für die thermoplastische Kunststoffbahn oder das Profil können durch Einsatz von unterschiedlichen Schleifscheibenwalzenarten und verschiedenem Vliesaufbau der Schleifscheiben ein bis mehrere Walzen eingesetzt werden. Unter gleichzeitiger Oszillation der Schleifscheibenwalzen werden gerichtete Oberflächenstrukturen vermieden. Die Kunststoffbahn 1 wird von einer Abzugs- oder Transportvorrichtung, das sind das Führungsrollenpaar 2, das Abzugsrollenpaar 7 und das umlaufende Transportband 6, das als Gegendrucklager dient, in die Glättvorrichtung, umfassend die Schleifscheibenwalzen 5, 10 eingeführt und vorbeigezogen. Vor der Schleifscheibenwalze 5 ist eine Kuhlmittelaufgabevorrichtung 3 für Wasser oder eine Emulsion, enthaltend ein zusätzliches Wachspflege mittel angeordnet. Nach der ersten Schleifscheibenwalze 5 kann eine zweite Schleifscheibenwalze 10 und ggf. auch eine dritte angeordnet sein, wobei bevorzugt die Schleifkörnungen mit jeder nachfolgenden Schleifscheibenwalze feiner werden. Die Umfangsgeschwindigkeiten und auch die Oszillationsfrequenzen können gleich oder unterschiedlich sein, je nach gewünschter Oberfläche. Das gilt auch für den ausgeübten Anpreßdruck. Abschließend kann noch eine Lufttrocknung der Oberfläche im Bereich 9 erfolgen, bevor die so geglättete Bahn oder das Profil abgelängt und abtransportiert werden.

[0018] In der Figur 2 ist die Oberfläche einer kalandrierten Weich-PVC-Bahn im Vergroßerungsmaßstab 1 : 50 gezeigt. Diese Oberfläche soll geglättet werden.

[0019] In der Figur 3 ist die nach dem Verfahren gemäß der deutschen Patentschrift 21 43 135 geglättet Oberfläche dargestellt, ebenfalls im Maßstab 1 : 50. Die Glättung der thermoplastischen Oberfläche ist hierbei bei eine Temperatur von 170°C mit einem Anpreßdruck von 60 kg/cm2 bei einer Laufgeschwindigkeit von 6 m/min vorgenommen. Auch diese Oberfläche zeigt in der Vergrößerung erhebliche Unebenheiten.

[0020] In der Figur 4 ist die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geglättete Oberfläche im Maßstab 1 : 50 dargestellt. Hierbei ist eine Schleifscheibenwalze mit einem Schleifscheibendurchmesser von 350 mm, aus Kunststoffvliesen mit Siliciumcarbidkorn 280 eingesetzt worden. Zwei Durchgänge bei 10 m/s Umlaufgeschwindigkeit der Schleifscheibenwalzen 5 m/min Trans portgeschwindigkeit und einem Anpreßdruck von 1 bar sind durchgeführt worden.

[0021] Der Vergleich der Oberflächenglättung für thermoplastische Kunststoffbahnen gemäß der deutschen Patentschrift 21 43 135 mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist deshalb gewählt worden, weil dieses bekannte Verfahren bisher ausgeübt und zu guten Oberflächen geführt hat, wie sie besser nicht erreicht werden konnten. Ein Vergleich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß den beigefügten Ergebnissen zeigt jedoch, daß dieses dem bekannten Verfahren bezüglich der erzielbaren Oberflächengüte erheblich überlegen ist.

Ansprüche

₁. Verfahren zum Glätten von Oberflächen von kalandrierten bzw. extrudierten thermoplastischen Kunststoffbahnen oder -profilen durch Schleifen, dadurch gekennzeichnet , daß die Unebenheiten der Oberfläche der Bahn bzw. des Profils zu einer glatten Oberfläche geschliffen werden, indem die erstarrte, abgekühlte Bahn bzw. das Profil fortlaufend mit einer Geschwindigkeit von insbesondere 1 bis 10 m/min an mindestens einer mit einer Umfangsgeschwindigkeit von insbesondere 5 bis 30 m/s rotierenden und mit einer Frequenz von 50 bis 300 Hz oszillierenden Schleifscheibenwalze, die einen Anpreßdruck von 0,1 bis 3 bar auf die Bahn bzw. das Profil ausübt, vorbeigeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Glättens die Oberfläche mittels eines Kühlmediums, insbesondere Wasser, gekühlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmedium eine Emulsion, enthaltend ein Reinigungsmittel und/oder Wachsmittel für Kunststoffe, verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche beim. Glätten mittels der Emulsion gleichzeitig in einer Dicke von 2 bis 5_/um versiegelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Schleifscheibenwalzen aus mit Bindemittel getränkten Schleifkörnern und Vliesen aus insbesondere Kunststoffasern verwendet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Schleifkörner insbesondere aus Siliciumcarbid, Granat, Korund oder dgl. verwendet werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn bzw. das Profil an zwei oder drei hintereinander angeordneten Schleifscheibenwalzen vorbeigeführt wird, wobei die aufeinanderfolgenden Schleifscheibenwalzen jeweils eine gegenüber der vorhergehenden Walze feinere Schleifkörnung aufweisen.

Zeichnung