DE69920112T2

DE69920112T2 - Verfahren zur Herstellung von Belägen auf Kautschukbasis und durch das Verfahren hergestellte Zwischen- und Endprodukte

Info

Publication number: DE69920112T2
Application number: DE69920112T
Authority: DE
Inventors: Fernando Stroppiana
Original assignee: Mondo SpA
Current assignee: Mondo SpA
Priority date: 1998-06-29
Filing date: 1999-06-28
Publication date: 2005-02-03
Anticipated expiration: 2019-06-29
Also published as: CA2276557C; US20010023999A1; EP0968804A2; DK0968804T3; US20030006522A1; US6512088B2; US6545113B2; ATE276079T1; ITTO980558A1; EP0968804A3; CA2276557A1; ES2227936T3; EP0968804B1; ITTO980558A0; DE69920112D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung von gummibasierenden Abdeckungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein Verfahren dieser Art ist z. B. aus EP-A-0 528 059 bekannt.
Während der Herstellung von Abdeckungen der oben spezifizierten Art treten Probleme auf, sowohl in Verbindung mit dem Erscheinungsbild der Abdeckung, als auch mit den Erfordernissen von technischer und struktureller Natur, so wie z. B. das Erfordernis, eine Abdeckung mit guten Widerstand gegen mechanische Beanspruchungen herzustellen, z. B. gegenüber Biegen, mit dem Anforderung, dass die Abdeckung eine gute dimensionale Stabilität hat.
In Bezug auf diesen letzteren Aspekt insbesondere wurde herausgefunden, dass gummibasierende Abdeckungen, die in herkömmlicher Weise durch einen Kalandrierungs Arbeitsschritt hergestellt wurden, physikalische und mechanische Eigenschaften aufzeigen können, die nicht isotrop sind, weil sie beeinflusst sind durch die Richtung (longitudinal oder transversal der Bearbeitungsrichtung), in welcher die Messung durchgeführt wird.
Ohne zu wünschen in irgendeine Richtung an eine spezifische Theorie in dieser Verbindung gebunden zu sein, gibt es Grund zu glauben, dass dies wegen des "Streck"-Effektes auf die Körnchen (das Granulat) in Richtung der Kalandrierung passiert, wobei dieser Effekt intrisisch in diesem Arbeitsschritt ist.
Die Deformation oder das Strecken der Körnchen, welche in jedem Fall durch die Kalandrierung herbeigeführt wird, kann ebenso den Nachteil haben, dass sie dem Erscheinungsbild der Abdeckung einen Richtungscharakter gibt, wobei sie die Richtung der Kalandrierung bei einer optischen Inspektion der Abdeckung erkennbar werden lässt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, das die Herstellung von gummibasierenden Abdeckungen gestattet, welche exzellente strukturelle Eigenschaften haben, sowohl in Bezug auf den Deformationswiderstand als auch in Bezug auf die dimensionale Stabilität und deren ästhetische Eigenschaften mit beträchtlicher Flexibilität gemäß Erfordernissen und Geschmack verändert werden können.
In diesem Zusammenhang ist es wichtig zu betonen, dass die vorliegende Erfindung sich auf gummibasierende Abdeckungen bezieht (mit der Bedeutung, die unten spezifiziert ist) und von diesem Gesichtspunkt aus unterschieden wird von Techniken, die sich auf die Herstellung von Abdeckungen, die auf thermoplastischen Materialien basieren, beziehen (wie z. B. PVC, Polyolefine oder sogenannte thermoplastische Gummis, die tatsächlich aus einer Polyolefinmatrix aufgebaut sind, in welcher eine vulkanisierte Gummiphase fein verteilt ist). Auf diesem Gebiet ist es die aktuelle Praxis, ein Lager oder eine Unterlage aus Körnchen herzustellen, welches dann einem Heißwalzprozess ausgesetzt wird, der gewöhnlich den Charakter eines Kalandrierungsarbeitsganges hat. Die Erweichung der Körnchen, welche dadurch herbeigeführt wird, bewirkt die Ausbildung einer fortlaufenden Bahn. Natürlich bleiben die oben beschriebenen intrinsischen Nachteile des Kalandrierens bestehen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die oben bezeichnete Aufgabe mittels eines Verfahrens zur Herstellung von gummibasierenden Abdeckungen bereitgestellt, welches die weiteren spezifischen Eigenschaften hat, die in den nachfolgenden Ansprüchen aufgeführt sind. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind die Zwischen- und Endprodukte des Verfahrens, welche sich durch die grundlegende, nicht gerichtete (isotropische) Natur ihrer physikalischen, mechanischen und ästhetischen Eigenschaften unterscheiden.
Die Erfindung wird nun lediglich als nicht beschränkendes Beispiel mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in welchen:
1 schematisch eine mögliche Ausführungsform eines Verfahrens gemäß der Erfindung zeigt; und
2 ein Endprodukt zeigt, welches mit dem Verfahren hergestellt werden kann zusammen mit den Verfahren, durch welche die Eigenschaften des Produktes bestimmt werden können.
In 1 wird eine Fabrik zur Herstellung von Abdeckungen, wie z. B. gummibasierenden Bodenbelägen, allgemein durch 1 bezeichnet.
Der Begriff "Gummi", wie in der vorliegenden Beschreibung und in den nachfolgenden Ansprüchen verwendet, ist im Allgemeinen bestimmt jegliches Elastomer zu bezeichnen, das vulkanisiert/querverbunden werden kann, welches zur Herstellung von Abdeckungen wie Bodenbelägen verwendet werden kann.
Ein Material dieser Art kann das Erscheinungsbild von Fragmenten oder Partikeln annehmen (z. B. Körnchen) und kann als "verbindbar" bezeichnet werden, nachdem es verbindungsfähig gemacht werden kann, um z. B. eine Bahn oder eine Lage zu formen.
Typische Beispiele dieser Art sind künstliche oder synthetische Gummis (z. B. die synthetischen Gummis bekannt unter den Namen SBR, NBR und EPDM), natürlicher Gummi und Mischungen davon.
Die Erfindung kann demnach auf die Verarbeitung von Materialien angewendet werden, welche vulkanisiert/querverbunden werden können und folglich im Allgemeinen, welche "härtbar" sind und am meisten zu bevorzugen, aber nicht ausschließlich Materialien, welche ausgänglich in der Form von Körnchen vorliegen.
Der Begriff "fragmentiertes Material", welcher in den Ansprüchen benutzt wird, bedeutet jedoch im Allgemeinen irgendein Material in Stücken und als solcher beinhaltet er besondere Morphologien, wie z. B. Pellets, abgeflachte oder stabförmige Granulate, Stränge, Streifen, etc. oder Späne, so wie solche, die durch den Abschab- oder Zerspanungs Arbeitsgang erzeugt werden, der in EP-A-0 528 059 beschrieben ist.
Mit weiterem Bezug auf das Diagramm von 1 hat ein Extruder, der allgemein mit 2 bezeichnet ist, eine Einlassöffnung 3, welcher das Grundmaterial zur Herstellung der Abdeckung zugeführt wird.
Der Extruder 2 kann irgendein handelsüblich erwerbbarer Extruder sein, welcher Materialien verarbeiten kann, wie solche, die oben bezeichnet sind.
Bei der Ausführungsform, die nachfolgend betrachtet wird – welche lediglich als Beispiel beschrieben wird – wird angenommen, dass das in Frage kommende Material aus synthetischem Gummi aufgebaut ist (typischerweise Styren-Butadien-Gummi, welcher noch nicht vulkanisiert wurde), welches durch die Öffnung 3 des Extruders 2 in der Form von fortlaufenden und/oder unterbrochenen Streifen zugeführt wird, z. B. mit einer Dicke von einigen wenigen Millimetern und einer Breite von einigen wenigen Zentimetern.
Speziell wenn eine Abdeckung mit einem nicht gleichförmigen Erscheinungsbild hergestellt werden soll, werden die Streifen aus einem Sortiment von Streifen genommen, welches zwei oder mehrere verschiedene Farben aufweist. Jedoch kann die Erfindung ebenso dazu verwendet werden, um Abdeckungen von im Wesentlichen gleichförmigem Oberflächenerscheinungsbild herzustellen.
Das Material, welches durch die Öffnung 3 zugeführt wird, durchläuft den Zylinder des Extruders 2 bis es ein Mundstück 4 erreicht, welches eine oder mehrere Extrusionsöffnungen aufweist, von denen jede einen Strang, z. B. von bunt gestal teter Farbe produziert, falls die Eingangsstreifen aus verschiedenen Farben bestehen. Der in Frage kommende Strang kann Durchmesserabmessungen von einigen wenigen Millimetern haben (z. B. 4–6 mm).
Im Bereich des Mundstückes 4, auf der Bahn, entlang welcher das Material aus dem Extruder 2 ausgegeben wird, befindet sich ein Granulationskopf 5 (z. B. in der Gestalt einer rotierenden Klinge), welche das Material in Strangform, welches aus dem Mundstück 4 austritt, in einzelne Körnchen unterteilt, welche im Wesentlichen vergleichbar sind mit plattenförmigen Pellets, die z. B. einen Durchmesser von 4–6 mm und eine Dicke in der Größenordnung von 0,5–1 mm aufweisen.
Das körnchenförmige Material M, das derartig hergestellt wird, welches gewöhnlich in einem Behälter 6 gesammelt wird, wird – möglicherweise nach Speicherung angedeutet schematisch durch einen Block S gezeichnet in einer unterbrochenen Umrisslinie in 1 – dem Eingang einer Verdichtungseinheit 7 zugeführt. Es wird nochmals herausgestellt, dass die spezielle Gestalt der Fragmentierung weitreichend innerhalb des Bereiches der Erfindung variieren kann. Speziell die Abschab/Zerspanungstechnik, welche in EP-A-0 528 059 beschrieben ist, kann vorteilhaft verwendet werden, um das fragmentierte Material herzustellen.
Die Einheit 7 ist im Wesentlichen dazu bestimmt, um das Material M zu verdichten, um zu einer im Wesentlichen fortlaufenden laminaren Lage oder Schicht L zu führen, präzise in Abhängigkeit der Eigenschaften der Verbindbarkeit der Fragmente desselben.
Dies verhindert, das Streckphänomen zur Folge zu haben, welches intrinsisch mit dem Kalandrierungsarbeitsschritt verbunden ist.
In der gezeigten Ausführungsform ist die Einheit 7 im Wesentlichen als sogenannte fortlaufende isostatische Presse aufgebaut. Pressen dieser Bauart sind be kannt im Stand der Technik, z. B. aus der Herstellung von IsoPress-Pressen der Firma Hymmen GmbH (Deutschland).
Grundsätzlich ist die Einheit 7 aus zwei endlosen motorbetriebenen Gurten 8, 9 zusammengesetzt, deren beidseitig gegenüberliegende Durchlässe 8a, 9a eine Verdichtungskammer 10 vorgeben, in welcher kontrollierte Druck- und Temperaturbedingungen aufrecht erhalten werden können (in Übereinstimmung mit bekannten Kriterien). Das fragmentierte Material M wird am Eingang der Einheit 7 mittels einer Dosiervorrichtung 11 deponiert (z. B. vom Aufgabetrichtertyp), um eine im Wesentlichen fortlaufende Lage oder Unterlage vorzugeben, welche z. B. eine Dicke von ungefähr 2 bis ungefähr 10 mm hat, mit gegenwärtig bevorzugten Werten von ungefähr 4–6 mm.
Es wird in diesem Zusammenhang anerkannt werden, dass die voranstehende Deposition entweder auf dem oberen Gurt 9 der Presse oder auf einem zwischengefügten laminaren Substrat stattfinden kann. Dieses Substrat kann aus einem Substrat zusammengesetzt sein, aus welchem das fragmentierte Material in Übereinstimmung mit der Lösung, die in EP-A-0 528 059 beschrieben wurde, hergestellt wurde.
Beschränkte Temperaturen, typischerweise von ungefähr 60°C bis ungefähr 100°C mit bevorzugten Werten von ungefähr 80°C werden in der Einheit 7 aufrecht erhalten. Die Druckwerte können sich zwischen ungefähr 2 und ungefähr 5 MPa befinden.
Während es durch die Einheit 7 voranschreitet, wird das Lager von fragmentiertem Material M zwischen den zwei Gurten 8 und 9 verdichtet (möglicherweise mit der Zwischenfügung des Depositionssubstrates, falls eines vorhanden ist), und wird verdichtet, um eine Lage L zu bilden, welche mechanisch kohärent durch die Verbindung der Körner des Materials M gebildet wird. Diese Lage – welche verdichtet ist, aber noch nicht vulkanisiert, und folglich aus dem "rohen" kohäsiven Material zusammengesetzt ist – kann aus der Einheit 7 entfernt werden, um in weitere Prozesse verbracht zu werden, möglicherweise nach Speicherung/Transport.
Die Lage oder Platte L bildet deswegen klar ein Zwischenprodukt gemäß der Erfindung mit unabhängigem Charakter.
Die Präzision und/oder Intensität der Verdichtung werden erhöht durch die Möglichkeit der präzisen Steuerung des Verdichtungsdrucks, welche durch isostatische Pressen geboten ist.
Ohne zu wünschen auf irgendeine Weise in diesem Zusammenhang auf irgendeine spezifische Theorie beschränkt zu werden, hat der Anmelder Grund zu glauben, dass die Art, in welcher die oben beschriebene Verdichtung des Materials M durchgeführt wird, den typischen longitudinalen Streckeffekt von Kalandrierungsarbeitsschritten präzise vermeidet, wegen der im Wesentlichen isostatischen Verteilung der Spannungen, die lokal im Material M induziert werden. Dieser Effekt kann in der beschriebenen Ausführungsform der Gegenwart der Gurte 8, 9 zugeschrieben werden und folglich der Tatsache, dass der Kompressionseffekt über einen ausgebreiteten Oberflächenbereich verteilt ist, mit einer Einwirkungsrichtung senkrecht auf die Oberfläche. Dies unterscheidet sich zu dem, was in herkömmlichen Kalandriermaschinen auftritt, in welchen die Verdichtung des kalandrierten Materials sich auf die schmalen Bereiche konzentriert, in welchen die Walzen zusammenarbeiten, und der auf jeden Fall Komponenten aufweist, die entlang der Ebene des Kalandrierungsprodukts gerichtet sind.
Zudem sollte nicht vergessen werden, dass in den meisten Kalandern ein im Wesentlichen marginaler Unterschied der peripheren Geschwindigkeiten der Walzen beabsichtigt wird; klarer Weise induziert dieser Faktor signifikante Streckung in dem Material, das der Kalandrierung ausgesetzt ist.
In ähnlicher Weise wird verstanden werden, dass der gewünschte Effekt – Verdichtung durch Kompression bei im Wesentlichen Abwesenheit von Streckspannung entlang der Lage L – auf verschiedene Weise mit dem gleiche Endergebnis erreicht werden kann; eine lineare Presse, welche Abschnitte des Lagers oder der Unterlage komprimiert, die nacheinander der Presse zugeführt werden, kann als praktisches Beispiel erwähnt werden.
Die Platte oder Lage des Materials L kann dann einem Gerät 12 zugeführt werden, in welchem das Material L einer Querverbindungsbehandlung unterzogen wird, durch die Anwendung von Druck und/oder Hitze. Zum Beispiel kann dies die Behandlung sein, die gegenwärtig mit dem Handelsnamen "Rotocure" bezeichnet ist.
Typische Parameter zur Durchführung einer Behandlung dieser Art (z. B. für ein Ausgangsmaterial, welches aus synthetischem Gummi aufgebaut ist) werden durch die Temperaturen von zwischen 150°C und 190°C und Drücke von zwischen 0,5 und 2 MPa repräsentiert.
In Übereinstimmung mit ganz konventionellen Techniken kann die Rotocure-Behandlung auf eine Weise implementiert werden, so dass das Erscheinungsbild der gegenüberliegenden flachen Oberflächen des sich ergebenden Produktes F vollständig glatt, oder speziell im Fall der äußeren oder oberen Oberfläche der Abdeckung leicht marmoriert oder rau ist, z. B. mit einer Anti-Rutsch-Funktion, wenn es beabsichtigt ist, das Endprodukt F als Bodenbelag zu verwenden, auf im Wesentlichen dieselbe Weise, die normal ist für Abdeckungen, die für diesen Zweck verwendet werden.
Schließlich kann das Produkt, das aus der Einheit 12 hervortritt, verschiedenen Endbearbeitungs- oder Schleifarbeitsschritten unterzogen werden für die Anbringung von Schutzlagen, zum Schneiden in Streifen oder Kacheln, usw.
Diese Arbeitsschritte, welche in Übereinstimmung mit bekannten Kriterien durchgeführt werden, werden insgesamt mit 13 bezeichnet.
Das Endprodukt F kann typischerweise das Erscheinungsbild einer Bodenfliese P haben, wie schematisch in 2 gezeigt.
Der markanteste Aspekt des Endproduktes F und des Zwischenproduktes L der Abdeckung, welche in Übereinstimmung mit der Erfindung hergestellt wird, ist die intrinsische nicht gerichtete (isotropische) Natur ihrer Eigenschaften.
Dies bezieht sich sowohl auf ihre physikalischen und mechanischen Eigenschaften, als auch auf ihre ästhetischen Eigenschaften, wenigstens in Bezug auf das Erscheinungsbild der äußeren oder oberen Lage.
Speziell führte der Anmelder verschiedene Tests an Bodenproben durch, die gemäß der Erfindung aus SBR-Gummi hergestellt wurden.
Der in Frage kommende Bodenbelag hatte eine Dicke von ungefähr 2 mm. Proben S1, S2, S3 (siehe 2) in der Form von 27 cm × 7 cm Rechtecken wurden aus dem Bodenbelag in einer longitudinalen Richtung (S1), in einer Querrichtung (S2), und in einer diagonalen Richtung unter 45° zur longitudinalen Richtung (Pfeil von 2) (S3) jeweils aus dem Streifen F geschnitten, welcher durch den fortlaufenden Prozess, der in 1 gezeigt ist, hergestellt wurde.
Die visuelle Inspektion der Oberseite (die Lauffläche), sogar in kurzem Abstand, zeigte konsistent, dass die Proben der drei Arten S1, S2 und S3 sich nicht voneinander unterschieden.
Diese Eigenschaft ist wichtig, speziell wenn der Bodenbelag ausgelegt wird, weil sie Verbindungen ermöglicht, die nicht aus einer normalen Betrachtungshöhe wahrnehmbar sind, die zwischen den Lagen und/oder Fliesen gebildet werden können, ungeachtet der Orientierung der Lagen oder der Fliesen.
Die folgenden physikalischen und mechanischen Tests wurden ebenso durchgeführt.
Nachgiebigkeitstests (EN 435 – Verfahren A) und dimensionale Stabilitätstests (EN 434) innerhalb des Bereiches des Standards EN 1817 (Version vom März 1998) wurden an longitudinalen Streifen S1 und Querstreifen S2 der oben gegebenen Dimensionen durchgeführt, hergestellt aus Abdeckungen gemäß der Erfindung, mit homogener Struktur über der Dicke. Bruch-Lage-Dehntests (DIN 53504) und Reißwiderstandstests (DIN 53515) wurden ebenso ausgeführt.
Die Ergebnisse der Tests werden in den folgenden Tabellen gegeben.
TABELLE 1 – Nachgiebigkeit
TABELLE 2 – Dimensionale Stabilität
(Der Maximalwert, der gemäß dem Standard EN 434 erlaubt ist, liegt bei +/–0.4%.)
TABELLE 3 – Bruchladedehnung
TABELLE 4 – Reißfestigkeit
Natürlich können, obwohl das Prinzip der Erfindung das gleiche bleibt, die Details des Aufbaus und die Formen der Ausführungsform weitreichend variiert werden in Bezug auf das, was beschrieben und veranschaulicht ist, ohne dabei vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Abdeckung, welche wenigstens eine Lage umfasst, die aus gestückeltem haftfähigem gummibasierendem Material (M) hergestellt ist, aufweisend Aussetzung des gestückelten haftfähigen Materials (M) einem Verdichtungsschritt (7) bei einer Temperatur von 60° bis 100°C, um ein verdichtetes aber nicht vulkanisiertes Blattmaterial (L) als Ergebnis der Anhaftung des Materials auszubilden, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte aufweist: – Bereitstellung einer flachen Abstützung (9) zur Aufbringung des Materials (M) in der Gestalt von einem im Wesentlichen fortlaufendem Bett, und – Durchführung des Verdichtungsschrittes durch Kompression (8) des im Wesentlichen fortlaufenden Bettes gegen die flache Stütze (9) mittels eines Kompressionseffektes, welcher über einen Oberflächenbereich verteilt ist, in einer Wirkrichtung senkrecht zur Oberfläche.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte aufweist: – Ausbildung des im Wesentlichen fortlaufenden Bettes mit einem gestückeltem Material (M), welches im Wesentlichen querverbunden werden kann, und – Aussetzung des Blattmaterials (11) dem Querverbinden (12).
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichtungsschritt mittels einem Paar von länglichen Elementen (8a, 9a) durchgeführt wird, die einander gegenüberliegen.
Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichtungsschritt mittels einem Paar von Gurtelementen (8, 9) durchgeführt wird, welche beiderseitig gegenüberliegende Durchläufe (8a, 9a) aufweisen, die zusammen eine Verdichtungskammer (10) vorgeben.
Verfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichtungsschritt in einer isostatischen Presse (7) durchgeführt wird.
Verfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gestückelte Material durch Zerstückelung (5) von extrudiertem Material (2) hergestellt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das extrudierte Material durch Extrusion eines Ausgangsmaterials in Streifenform hergestellt wird.
Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das gestückelte Material (M) dadurch hergestellt wird, dass ein Substrat abgekratzt oder abrasiert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichtungsschritt durch Kompression des gestückelten Materials (M) gegen das Substrat, welche dem Kratzen oder Rasieren ausgesetzt war, durchgeführt wird.
Verfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gestückelte Material aus einem Gummimaterial zusammengesetzt ist, welches aus einer Gruppe gewählt wird, die aus SBR, NBR und EPDM, synthetischen Fasern, natürlichem Gummi und Mischungen davon zusammengesetzt ist.
Abdeckung erhältlich durch das Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10.