CH620860A5

CH620860A5 -

Info

Publication number: CH620860A5
Application number: CH134877A
Authority: CH
Inventors: Gert L Anstadt; Helmut Dr Kesseler
Original assignee: Koemmerling Kunststoff
Priority date: 1976-03-29
Filing date: 1977-02-03
Publication date: 1980-12-31
Also published as: US4141944A; AT364522B; LU77036A1; FR2346133A1; GB1553748A; SE7703145L; DK150975C; NL7703147A; BE851951A; FR2346133B1; NL188514C; ATA88877A; DK136077A; NL188514B; DE2613411A1; DK150975B; SE432560B; DE2613411C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines holzähnlich aussehenden Stabes, insbesondere Flachstabes, aus thermoplastischem Kunststoffmaterial mit einem geschäumten Kern und gegenüber diesem verdichteten Deckschichten, von denen wenigstens eine an ihrer Aussenseite Texturrillen in Art einer Holzmaserung aufweist, wobei ein Rohling mit einem geschäumten Kern und demgegenüber verdichteten Deckschichten hergestellt wird.

Der Stab kann von beliebiger Länge sein. Er hat normalerweise das Profil von Holzbrettern, -balken, -bohlen, Leisten und dergleichen.

Derartige Schaumstoffmaterialien, bei welchen ein geschäumter Kern nach aussen in gegenüber dem Kern verdichtete Deckschichten übergeht, die aus demselben Kunststoff wie der Schaumkern bestehen und gegebenenfalls nahezu bis zur theoretischen Höchstdichte verdichtet sein können, werden als Struktur- oder Integralschaumstoffe bezeichnet. Das Grundmaterial des erfindungsgemäss hergestellten Stabes ist ein solcher Struktur- oder Integralschaumstoff.

Man hat Holzersatzplatten auch schon aus Struktur- oder Integralschaumplatten hergestellt. Hierbei werden beim gleichzeitigen Herstellen des geschäumten Kerns und der verdichteten Deckschichten in deren Aussenflächen durch Pigmentierung und Steuerung von Anguss und Angussart Fliesslinien erzeugt, welche Holzmaserungen imitieren sollen. Integralschaum-Formteile als Holzersatz haben gegenüber Formteilen aus homogenem Kunststoff den Vorteil, dass das spezifische Gewicht und die Eigenschaften zur Weiterverarbeitung sich an die entsprechenden Eigenschaften von Holz weitgehend angleichen lassen, so dass ein Integralschaum-Formkör-per wie Holz gehobelt, gefräst, geschnitzt, gebohrt, verschraubt und vernagelt werden kann, ohne dass es zum Spalten oder

Platzen des Materials kommt. Der Verlauf der Fliesslinien lässt sich beim Spritzgiessen jedoch nicht so steuern, dass sie tatsächlich wie eine echte Holzmaserung aussehen. Auch zeichnen sich diese nicht plastisch in Form feiner Rillen ab, wie dies bei Naturholz der Fall ist. Man erkennt daher deutlich, dass es sich bei der bekannten Holzersatzplatte um eine Imitation handelt. Ausserdem hat eine solche Holzersatzplatte nicht den holzartigen Griff.

Zur Beseitigung dieser Nachteile hat man auch schon Imitationen von Holzbalken und dergleichen in Formen gespritzt, deren Oberfläche der von natürlichem Holz nachgeahmt war. Derartige Imitationen sehen nach entsprechender Einfärbung zwar täuschend ähnlich aus. Der Herstellungsaufwand ist jedoch gross. Auch ist von Nachteil, dass alle Teile von identischer Form und Abmessung sind.

Die Erfindung schafft ein Verfahren der eingangs erwähnten Art, das sich durch geringen Aufwand — insbesondere niedrige Werkzeugkosten - für die Durchführung, beliebige Wählbarkeit der Werkstücklänge und gutes holzähnliches Aussehen der Werkstücke auszeichnet. Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stab mit glatten Aussenflächen der Deckschichten extrudiert wird und dass nach dem Festwerden des die Deckschichten bildenden Kunststoffmaterials in die Aussenfläche wenigstens einer Deckschicht Texturrillen in Art einer Holzmaserung unter Wärmeeinwirkung tiefgeprägt werden, indem das Material der Aussenfläche bis zu einer begrenzten Tiefe entsprechend der Textur nur im Bereich der Texturrillen erweicht und unter Ausbildung der Texturrillen verdrängt wird, während die die Texturrillen umgebenden Flächenteile freiliegen, wodurch das geschmolzene Material an den Aussenrändern der Texturrillen gratartig aufgeworfen wird.

Im Sinne des erfindungsgemässen Verfahrens wird zuerst ein Integralschaumstoffstab, z. B. ein Brett, mit gleichmässigen Aussenflächen der Deckschichten extrudiert. Geeignete Verfahren hierzu sind bekannt und können verwendet wer.den. Insbesondere kann mit einem geeigneten Extruder ein treib-mittelhaltiges Kunststoffmaterial, welches innerhalb des Extruders unter hinreichend grossem Druck gehalten wird, dass es dort noch nicht schäumt, derart extrudiert werden, dass die Deckschichten durch den Kontakt mit einer nachgeschalteten Kalibrier- und Kühlvorrichtung so rasch abkühlen und fest werden, dass es im Bereich der Deckschichten kaum zu einem Aufschäumen und Freisetzen des Treibmittels kommt, während das Kunststoffmaterial im Inneren aufschäumt.

Der bevorzugte Werkstoff ist Polyvinylchlorid.

Der extrudierte Stab mit gleichmässigen Deckschichten wird dann entsprechend der gewünschten Holztextur tiefgeprägt. Es hat sich gezeigt, dass bei Verwendung von Integralschaumstoff eine überraschend gute Prägung erhalten werden kann, durch welche die Oberflächenstruktur von Holzmaterialien weitestgehend naturgetreu nachgebildet wird. Beim Tiefprägen werden durch Prägevorsprünge am Prägewerkzeug entsprechende Vertiefungen in dem geprägten Material ausgebildet. Durch das Vorhandensein des geschäumten Plattenkerns werden die Deckschichten ausreichend gut gegengestützt, so dass es nicht zu Einfallstellen und unerwünschten Verformungen unter dem Prägedruck kommt. Gleichzeitig lassen sich die zu prägenden Aussenflächen der Deckschichten unter verhältnismässig geringem Prägedruck verformen, weil auch die Deckschicht des Integralschaumstoffstabes noch bis zu einem gewissen Grade porig ist.

Da die zu prägende Deckschicht, wenigstens abgesehen von einer sehr dünnen, weitgehend homogenen Aussenhaut, bis zu gewissem Masse ebenfalls noch eine zellige Struktur hat oder durch geeignete Verfahrensbedingungen mehr oder weniger stark zellig eingestellt werden kann, lässt sich durch das Tiefprägen erreichen, dass im Bereich der Texturrillen liegende s

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Poren nach aussen hin autbrechen, so dass die Flächen am Grunde und an den Flanken der Texturrillen in sich mehr oder weniger stark porig rauh sind. Durch eine solche Rauhigkeit wird die Ähnlichkeit mit dem Aussehen von Holztexturen beträchtlich verbessert, weil die Holztexturrillen ebenfalls in sich rauh sind. Durch das erfindungsgemässe Tiefprägen wird die Aussenhaut der Deckschicht durchbrochen, so dass die unter der Aussenhaut liegenden Strukturbereiche der Deckschicht freigelegt werden.

Diejenigen Oberflächenbereiche der Deckschicht, in welche keine Texturrillen eingeprägt werden sollen, werden bei der Erfindung möglichst kalt gehalten, jedenfalls aber nicht bis in die Erweichungstemperatur erwärmt. Zwar werden auch beim örtlichen Erweichen der Texturrillen möglicherweise Treibmittelkeime freigesetzt, so dass es hier zu einem gewissen Nachschäumen kommen kann. Durch die örtliche Erwärmung der Deckschichtteile über deren Erweichungstemperatur werden aber allenfalls nur wenige Treibmittelkeime freigesetzt, so dass ein übermässiges Aufschäumen auch im Bereich der Texturrillen nicht erfolgt. Vielmehr ist ein geringes Aufschäumen der erweichten Deckschichtbereiche im Bereich der Texturrillen eher vorteilhaft, weil hierbei die vorher eingeschlossenen Poren an den Flächen der Texturrillen aufplatzen, so dass diese zusätzlich rauh werden.

Das erfindungsgemäss bevorzugte örtliche Erweichen der Texturrillen kann mit Hilfe eines Prägewerkzeuges erfolgen, dessen Prägevorsprünge eine Temperatur haben, welche über der Erweichungstemperatur des Materials der Deckschicht liegt. Die zwischen den Prägevorsprüngen liegenden Felder des zu prägenden Materials nehmen eine geringere Temperatur an als das Werkzeug, da sie mit dem Werkzeug selbst keine Berührung haben.

Da die zwischen den Prägevorsprüngen des Werkzeugs liegenden Felder nicht mit der Aussenseite der zu prägenden Deckschicht in Kontakt gelangen, sondern hier einen mehr oder weniger grossen Spalt freilassen, kann das gesamte Prägewerkzeug im wesentlichen auf derselben Temperatur gehalten werden, ohne dass die nicht mit dem Material in Kontakt gelangenden Felder zwischen den Vorsprüngen zu einer Erwärmung der ihnen im Abstand gegenüberliegenden Oberflächenteile des Materials über die Erweichungstemperatur des Materials hinausführen. Häufig reicht hier ein kleiner Spalt von wenigen zehntel Millimetern bei dem erfindungsgemässen Verfahren aus. Ausserdem kann die Prägegeschwindigkeit so eingestellt werden, dass die Zeitspanne, in welcher sich die nicht zu prägenden Oberflächenteile und die entsprechenden Felder des Werkzeugs zwischen den Prägevorsprüngen gegenüberstehen, für eine Erwärmung dieser Oberflächenteile über die Erweichungstemperatur hinaus zu kurz ist.

Als Prägewerkzeug kann dabei sowohl eine Prägeplatte als auch eine Prägewalze verwendet werden. Eine Prägewalze wird bevorzugt, weil sie die kontinuierliche Prägung zulässt und eine höhere Prägegeschwindigkeit erlaubt.

Dadurch, dass nur die Prägevorsprünge mit dem zu prägenden Material in Kontakt gelangen, wird das geschmolzene Material an den Aussenrändern der Texturrillen unregelmässig über die Aussenfläche der Deckschicht hinaus gratartig aufgeworfen. Durch solche gratartige Aussenränder der Texturrillen wird das Aussehen der Plattenoberfläche an das von grobporigem Holz sehr stark angenähert. Eine gewünschte starke Unregelmässigkeit dieser Grate kann durch das Aufplatzenlassen treibmittelhaltiger Poren in ihnen begünstigt werden. Beispielsweise lässt sich ein Integralschaumstoffbrett herstellen, das von einem Eichenholzbrett im wesentlichen nicht unterschieden werden kann. Ein derartiges Brett eignet sich somit insbesondere für imitierte Deckenbalken, aber auch für andere sonstige Holzimitationen, wie etwa ganzflächige Wandverkleidungen, Geländer und dergleichen.

In Angleichung an die jeweilige Art des Holzmaterials, welches imitiert werden soll, können die aufgeworfenen Aussenränder jedoch auch überschliffen werden. Gegebenenfalls können sie auch vollständig abgeschliffen werden.

Hat das Schaumkunststoffmaterial nicht den gewünschten I-arbton, so wird das extrudierte Material vorteilhaft zur Grundfarbtoneinstellung grundiert. Das kann vor oder nach dem Prägen erfolgen. Es können auch zusätzliche Farbeeffekte aufgedruckt werden.

Es wird bevorzugt, die Grundierung und gegebenenfalls aufgedruckte Farbeffekte durch einen geeigneten Lack zu fixieren, welcher vorzugsweise farblos ist und aufgestrichen oder aufgesprüht werden kann. Dieser Decklack kann zur Erhöhung der Witterungsbeständigkeit UV-Absorber enthalten. Der Decklack und vorzugsweise auch sonstige Farben sollen natürlich witterungsbeständig sein.

Falls erwünscht, kann das Innere der Texturrillen dunkler als die diese umgebenden Oberflächenfelder sein. Beispielsweise können die Flächen der Texturrillen nach dem Tiefprägen dunkel eingefärbt werden, indem in die erzeugte Rille ein dunkler Farbstoff, z. B. Russ oder eine Russpaste, eingerieben wird.

Man kann zum Herstellen dunkler Texturrillen gegenüber helleren umgebenden Oberflächenfeldern auch den Integralschaumstoffstab aus einem entsprechend dunklen Material herstellen. Dies kann man beispielsweise durch Zusetzen entsprechender Farbpigmente zum verwendeten Kunststoffmaterial erreichen, wenn dieses nicht von vorneherein bereits die gewünschte Farbe im ausgehärteten Zustand hat. Die zu prägende Aussenseite der aus Material hergestellten Integralschaumstoffplatte wird dann noch vor dem Tiefprägen mit einer Lackschicht überzogen, welche die helle Farbe hat, welche die Oberflächenfelder zwischen den Texturrillen erhalten sollen. Nach dem Festwerden wird dann durch diese Lackschicht hindurchgeprägt, so dass sie an den Stellen der Texturrillen aufgebrochen wir und dort die Farbe des dunklen Grundmaterials wieder sichtbar wird.

Man kann auch in die tiefgeprägten Texturrillen eine entsprechende Farbe hineindrucken.

Im übrigen kann man durch nachträgliches Einfärben der Texturrillen, durch ihr Bedrucken oder durch das Abdecken mit einer entsprechenden Lackschicht, durch welche hindurchgeprägt wird, zusätzliche Farbeffekte erzielen, wenn man die Texturrillen farblich anders erscheinen lassen will als die sie umgebenden Oberflächenfelder. Beispielsweise können entsprechend die Texturrillen rötlich gestaltet werden, während die umgebenden Oberflächenfelder eher braun sind.

Wenn die Texturrillen nachträglich eingefärbt werden, wird für die Herstellung des Ausgangsstabes zweckmässig ein Material verwendet, welches möglichst weitgehend die Naturfarbe des zu imitierenden Holzes hat.

Die Tiefe der erfindungsgemäss erzeugten Texturrillen ist im allgemeinen sehr gering. Es genügen einige zehntel Millimeter, wenngleich auch grössere Rillentiefen erzeugt werden können. Beim Prägen der Texturrillen werden die Temperatur und die Prägegeschwindigkeit, welche für die Verweilzeit der Prägevorsprünge in dem Material der glatten Deckschicht verantwortlich ist, vorzugsweise so eingestellt, dass eine wesentliche Erwärmung des Deckschichtmaterials oberhalb der Erweichungstemperatur über die Tiefe der zu erzeugenden Rille hinaus im wesentlichen nicht erfolgt.

Durch die Erfindung ist es ermöglicht, einen echten Holzersatz für die Herstellung von Gehäusen, Verkleidungen, Möbeln, Treppengeländern, imitierten Deckenbalken und dergleichen zu erhalten. Durch die Verwendung von Integralschaum können weitestgehend dieselben Bearbeitungsverfahren angewendet werden, die auch für Holzmaterialien verwendet werden. Gleichzeitig sind durch die Ausbildung aus Integral5

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schaumstoff die erzielte Formbeständigkeit und Steifigkeit wegen der dichten Deckschichten gross. Man kann das spezifische Gewicht der erfindungsgemässen Platte weitgehend variieren. Überdies sind durch die Integralschaumstoffstruktur sehr gute Wärme- und Schallisolierungseigenschaften vorhanden.

Der Stab kann auch als Hohlprofil ausgebildet werden. Hierdurch lässt sich sowohl das Gewicht beeinflussen als auch Material einsparen. Jedoch wird es zur Vermeidung von Verformungen beim Prägen bevorzugt, den Hohlanteil des Profilquerschnittes nicht grösser als etwa 50% des Gesamtquerschnittes zu machen. Falls erwünscht, können auch die Hohlraumflächen durch entsprechend verdichtete Materialschichten umgrenzt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele, die aus der Zeichnung ersichtlich sind, erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Abschnitt eines erfindungsgemäss hergestellten Brettes in perspektivischer Darstellung und

Fig. 2 einen Brettquerschnitt im Bereich einiger Texturrillen zur Erläuterung ihrer prinzipiellen Gestaltung.

Das aus Fig. 1 ersichtliche Brett besteht aus Integralschaumstoff, d. h. es hat einen geschäumten Kern 1 und diesen ringsum umgebende Deckschichten 2, welche nahezu unge-schäumt sind und daher eine höhere Dichte haben als der Kern 1. Die Aussenhaut der Deckschichten ist homogen. Je nach dem verwendeten Material und dem Herstellungsverfahren lässt sich für die Deckschichten 2 relativ zum Kern 1 eine ' mehr oder weniger grosse Verdichtung erzielen, die bis in die Nähe der Dichte des ungeschäumten Kunststoffes kommen kann. Im Kern 1 ist die Dichte im allgemeinen wenigstens so gross, wie die halbe Dichte des ungeschäumten Materials.

Die verwendete Materialart kann in weitem Bereich ange-passt werden. Insbesondere werden Materialien wie PVC, Polystyrol und seine schlagzähen Modifikationen, Hoch- und Niederdruck-Polyäthylen, Polypropylen, ABS, Polyurethan, Polyester, Polycarbonat und dergleichen verwendet.

Zur Herstellung eines Integralschaumstoffstabes der soeben beschriebenen Art dient ein Verfahren, wie es beispielsweise aus der DT-OS 1 729 076 oder der DT-OS 1 913 921 bekannt ist. Mit diesen bekannten Verfahren werden einwandfreie Integraischaumstoffstäbe auch beispielsweise mit Rechteckprofil, wie es für Holzbrettimitationen erforderlich ist, hergestellt. Eine derartige Holzbrettimitation kann, wie in Fig. 1 gezeigt, auch zylindrische Hohlkanäle 4 besitzen, die gleich mitextrudiert werden und ebenfalls von gegenüber dem Kern 1 verdichteten Deckschichten 5 umgrenzt werden.

Die Hohlräume 4 können zur Herabsetzung des Plattengewichts vorgesehen sein. Sie sollen jedoch 50% des gesamten Profilquerschnittes nicht überschreiten.

Die auf der oberen Aussenfläche des Bretts vorgesehene Textur, welche im Ausführungsbeispiel derjenigen von Eichenholz entspricht, wird durch Tiefprägen einer Vielzahl von Texturrillen 6 in die obere Aussenseite 7 der oberen Deckschicht 2 der Platte erzeugt. Die Texturrillen 6 liegen im glatten Oberflächenfeld 8, welches im wesentlichen die Oberflächenstruktur des Brettes nach dessen Strangpressen zeigt.

Im Ausführungsbeispiel sind die übrigen Aussenflächen der

Platte nicht texturiert. Gleichwohl können auch sie mit entsprechenden Texturrillen ausgestattet werden.

Das Tiefprägen der Texturrillen erfolgt mittels eines Prägewerkzeugs, wie einer Prägeplatte oder vorzugsweise einer 5 Prägewalze, die nur mit den Prägevorsprüngen mit der Platte in Kontakt gelangt, während die zwischen den Prägevorsprüngen vorhandenen Felder in gewissem Abstand zu den Oberflächenfeldern 8 der Platte gehalten sind. Die beheizbare Prägewalze, die einen Durchmesser von z. B. 150 mm haben kann, io trägt Vorsprünge in der Form und Anordnung der zu prägenden Texturrillen; die Höhe der Vorsprünge kann z. B. das Dreifache der Tiefe der zu prägenden Rillen betragen. Die Prägewalze ist Teil einer Prägevorrichtung, durch welche das Integralschaumbrett erst nach ausreichendem Erkalten geführt 15 wird. Beim Prägen wird die zu prägende Deckschicht nur im Bereich der Texturrillen 6 örtlich bis über die Erweichungstemperatur des verwendeten Materials hinaus erwärmt, so dass das Material an den Stellen der Texturrillen erweicht und durch die Prägevorsprünge verdrängt wird. Im Bereich des 20 herauszuschmelzenden Materials findet eine nur örtliche Erwärmung über die Erweichungstemperatur hinaus statt. Die Temperatur ist aber nicht so hoch, dass das Material verbrennt. Auch reicht der erweichte Bereich nicht wesentlich tiefer als die fertige Texturrille.

25 Wie aus Fig. 2 ersichtlich, werden bei einem derartigen Herausschmelzen und Prägen der Texturrillen 6 deren Aussen-ränder 9 gratartig über die nicht im Kontakt mit dem Prägewerkzeug befindlichen Oberflächenfelder 8 hinaus aufgeworfen. Beim Herausschmelzen der Texturrillen 6 werden einige, 30 noch vom Herstellverfahren in der verdichteten Deckschicht 2 vorhandene Treibmittelkeime freigesetzt, so dass es im Bereich der Flächen 10 der Texturrillen 6 und der aufgeworfenen Aussenränder 9 zu einem geringen Nachschäumen kommt, wobei die sich erweiternden treibmittelhaltigen Poren aufplat-35 zen und die Flächen 10 aufrauhen.

Die Flächen 10 der Texturrillen 6 können gegebenenfalls dunkel eingefärbt werden, so dass sie sich deutlich von den umgebenden Oberflächenfeldern 8 abheben. Durch die erzeugten, kraterrandähnlichen Aussenränder 9 erhält die ge-40 prägte Oberfläche der Platte einen Griff, welcher dem von Holz ähnlich ist. Die Aussenränder 9 können jedoch nachträglich auch überschliffen, gegebenenfalls ganz abgeschliffen werden.

Wie weiter aus Fig. 2 erkennbar, durchbrechen die Textur-45 rillen 6 die im wesentlichen vollständig homogene dünne Aussenhaut 11 der verdichteten Deckschichten 2. Sie ragen jedoch nur geringfügig in die Deckschichten 2 hinein, beispielsweise bis auf einige zehntel Millimeter. Es werden somit an den Flächen 10 der Texturrillen 6 bereits in der Deckschicht 2 in mehr so oder weniger starkem Masse vorhandene Poren freigelegt, was ebenfalls zur Erhöhung der Rauhigkeit der Flächen 10 beiträgt.

Die Prägetiefe der Texturrillen kann 0,05-1 mm, bevorzugt 0,1-0,5 mm betragen. Die Dicke der Deckschichten liegt 55 je nach Materialart und Herstellungsverfahren vorzugsweise bei 0,1—3 mm.

1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. V erfahren zum Herstellen eines holzähnlich aussehenden Stabes, insbesondere Flachstabes, aus thermoplastischem Kunststoffmaterial mit einem geschäumten Kern und gegenüber diesem verdichteten Deckschichten, von denen wenigstens eine an ihrer Aussenseite Texturrillen in Art einer Holzmaserung aufweist, wobei ein Rohling mit einem geschäumten Kern und demgegenüber verdichteten Deckschichten hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab (1) mit glatten Aussenflächen der Deckschichten (2) extrudiert wird und dass nach dem Festwerden des die Deckschichten (2) bildenden Kunststoffmaterials in die Aussenfläche wenigstens einer Deckschicht Texturrillen (6) in Art einer Holzmaserung unter Wärmeeinwirkung tiefgeprägt werden, indem das Material der Aussenfläche bis zu einer begrenzten Tiefe entsprechend der Textur nur im Bereich der Texturrillen (6) erweicht und unter Ausbildung der Texturrillen (6) verdrängt wird, während die die Texturrillen umgebenden Flächenteile (8) freiliegen, wodurch das geschmolzene Material an den Aussenrändern (9) der Texturrillen (6) gratartig aufgeworfen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gratartigen Aussenränder (9) überschliffen werden.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Texturrillen (6) nach dem Tiefprägen im Inneren eingefärbt werden und die Einfärbung insbesondere durch Aufbringen eines Lacks fixiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Tiefprägen auf die Aussenseite der betreffenden Deckschicht eine gegenüber dem Kunststoffmaterial hellere Lackschicht aufgebracht wird und diese durch das Tiefprägen von den Texturrillen (6) durchbrochen wird.