BE1027268B1 - Circulaire mat met verbeterde duurzaamheid - Google Patents

Abstract

Deze uitvinding betreft enerzijds een circulair mat omvattende een bovenlaag met draden of vezels uit een synthetisch materiaal die vast zijn verbonden met een onderlaag vervaardigd uit een synthetisch materiaal, waarbij de smelttemperatuur van het synthetisch materiaal van de bovenlaag hoger is dan de smelttemperatuur van het synthetisch materiaal van de onderlaag. Anderzijds betreft deze uitvinding een werkwijze voor het vormen van een circulaire mat, waarbij een bovenlaag met draden of vezels uit een synthetisch materiaal vast worden verbonden met een onderlaag vervaardigd uit een synthetisch materiaal.

Description

CIRCULAIRE MAT MET VERBETERDE DUURZAAMHEID Deze uitvinding betreft enerzijds een mat omvattende een getufte, geweven of vernaalde bovenlaag met draden of vezels uit een synthetisch materiaal die vast zijn verbonden met een onderlaag vervaardigd uit een synthetisch materiaal. Deze uitvinding betreft in het bijzonder een mat voor toepassing als vuilvangmat, loper, karpet of tapijttegel die regelmatig reinigbaar is en verder volledig mechanisch recycleerbaar is.

Anderzijds betreft deze uitvinding een werkwijze voor het vormen van een mat, waarbij een bovenlaag met draden of vezels uit een synthetisch materiaal vast worden verbonden met een onderlaag vervaardigd uit een synthetisch materiaal.

De boven- en onderlagen van traditionele producten kunnen sterk uiteenlopende samenstellingen hebben. De bovenlaag kan bestaan uit een getufte, geweven of vernaalde textielstructuur waarin één of meer klassieke textielgarens verwerkt zijn, en samengesteld is uit polyamide-, polypropyleen-, polyester- of natuurlijke vezels of een combinatie van verschillende synthetische en natuurlijke vezels.

De onderlaag is noodzakelijk voor de productsamenhang en voor het fixeren van de garenvoetjes aan de onderzijde van de bovenlaag wat resulteert in de gewenste slijtweerstand (poolvastheid). Eén of meerdere deellagen van de onderlaag is (zijn) dikwijls vervaardigd uit vernette rubbers/latex of uit weekgemaakte polymeren op basis van PVC of PVB waarin meestal ook grote hoeveelheden minerale vulstoffen verwerkt zijn. De producten met een SBR-latex-rug verouderen snel en hebben daardoor een relatief korte levensduur. Afgebroken latex laat meestal zichtbare sporen na op de ondergrond waarop dergelijke producten gelegd worden.

Producten met weekgemaakte polymeerlagen hebben andere nadelen. De meeste weekmakers zorgen niet voor de gewenste soepelheid bij lage temperatuur en kunnen gemakkelijk migreren uit de polymeermatrix, waardoor de soepelheid van de weekgemaakte coatings tijdens hun gebruiksfase grotendeels verloren kan gaan. Weekmakers kunnen daarenboven gemakkelijk met organische solventen en met vloeibaar CO2 uit de polymeermatrix geëxtraheerd worden. Vuilvangmatten op basis van weekgemaakte polymeren kunnen bijgevolg niet repetitief gewassen worden zonder kwaliteitsverlies. Matten met één of meerdere onderlagen die volledig uitgehard zijn, bijv. onderlagen op basis van gevulkaniseerde rubbers, 2K polyurethaan, kunnen wel gewassen worden zonder kwaliteitsverlies. Dergelijke matten kunnen door hun samenstelling niet mechanisch gerecycleerd worden tot thermoplastische volwaardige kunststofrecyclaten. Tot poeders of chips verkleinde rubbermatten kunnen alleen als laagwaardige vulstoffen verwerkt worden in nieuwe producten. Door de complexe samenstelling van de gekende matten en het chemisch niet compatibel zijn van de boven- en onderlaag, kunnen afgedankte producten niet mechanisch verkleind kunnen worden tot opsmeltbare en functionele recyclaten die inzetbaar zijn in nieuwe producten. Afgedankte matten worden door hun complexe samenstelling dan ook meestal verbrand (thermische valorisatie) of gestort wat maatschappelijk niet langer verantwoord kan worden.

WO 2008/026106 beschrijft een non-woven composietmateriaal dat gebruikt wordt voor toepassing in absorberende producten zoals bijv. luiers, en die bestaat uit een elastische film die gelamineerd wordt op een non-woven materiaal. Om het composietmateriaal te vormen wordt de elastische film doorheen een spleet gestuurd waar de elastische film via een smeltverbinding met een non-woven materiaal wordt verbonden. Gelijktijdig met de smeltverbinding worden er in de elastische film openingen gevormd met een lengte van 200 tot 5000 micrometer. De elastische film krijgt op deze manier een soort micro netstructuur die enkel ter hoogte van de openingen verbonden wordt met het non-woven materiaal. De elastische film die voor het verbinden uitgerokken wordt, is vervaardigd uit een thermoplastisch (elastisch) polymeer en heeft een dikte van 1 tot 100 micrometer.

Deze uitvinding heeft daarom tot doel een mat, in het bijzonder een vuilvangmat te verschaffen waarbij de onder- en bovenlaag ervan een zodanige samenstelling heeft dat deze op het einde van zijn levensduur volledig mechanisch gerecycleerd kan worden tot thermoplastische recyclaten. Verder dient de mat op regelmatige basis gereinigd, bij voorkeur via een zogenaamde CO2 reiniging, kunnen worden, en dit zonder in te boeten op kwaliteit. Het doel van de uitvinding wordt bereikt door te voorzien in een mat omvattende een getufte, geweven of vernaalde bovenlaag met draden of vezels uit een synthetisch materiaal die vast zijn verbonden met een onderlaag met een dikte gelegen tussen 0,2 en 4 mm. en die vervaardigd uit een synthetisch materiaal, waarbij het synthetisch materiaal van bovenlaag en onderlaag tot dezelfde polymeerfamilie behoren, de smelttemperatuur van het synthetisch materiaal van de bovenlaag hoger is dan de smelttemperatuur van het synthetisch materiaal van de onderlaag, en waarbij het verschil in smelttemperatuur tussen het materiaal van boven- en onderlaag minstens 10° is. Bij voorkeur is het verschil in smelttemperatuur tussen het materiaal van boven- en onderlaag 20 à 4 0 °C. Doordat het synthetisch materiaal van bovenlaag en onderlaag tot dezelfde polymeerfamilie behoren is het materiaal van boven- en onderlaag chemisch volledig compatibel met elkaar.

De mat overeenkomstig deze uitvinding is volledig mechanisch recycleerbaar en vrij van schadelijke stoffen. De mat is bovendien perfect reinigbaar met ecologisch verantwoorde reinigingsmiddelen, zoals bijv. vloeibaar CO2. De genoemde mat is bij voorkeur een mat voor toepassing als vuilvangmat, loper, karpet of tapijttegel.

In voorkeurdragende uitvoeringsvormen van de mat volgens de uitvinding zijn de genoemde synthetisch materialen van de boven- en de onderlaag thermoplastische materialen behorend tot dezelfde polymeerfamilie. Meer in het bijzonder hebben de synthetisch materialen van de boven- en onderlaag een kunststofsamenstelling op basis van polyolefines, polyamides of polyesters. De onderlaag van een mat volgens de uitvinding zal steeds gemaakt worden met dezelfde polymeren als deze die gebruikt worden in de bovenlaag maar zal tevens co-polymeren van dezelfde polymeerfamilie bevatten die een lagere smelttemperatuur hebben. Bij een meer voorkeurdragende uitvoeringsvorm van de mat volgens de uitvinding hebben de synthetische materialen van de boven- en de onderlaag smeltindexen bepaald bij een temperatuur van 190°C, die minder dan 10% van elkaar afwijken. Dit faciliteert de inzetbaarheid van recyclaten gemaakt uit afgedankte matten in nieuwe thermoplastische producten.

In een meer bijzondere uitvoeringsvorm van de mat volgens de uitvinding waarvan de bovenlaag bestaat uit polypropyleen garens of vezels omvat de onderlaag polyolefine-elastomeren (POE) en/of olefine blok copolymeren (OBC). Bij voorkeur omvat de onderlaag minstens 5%, meer in het bijzonder 10 à 30%, polyolefine- elastomeren en/of olefine blok copolymeren.

In een alternatieve uitvoeringsvorm van de mat volgens de uitvinding is het synthetisch materiaal van de boven- en onderlaag een kunststofsamenstelling op basis van een polyamide materiaal.

Bij voorkeur is de onderlaag van een polyamide mat gevormd uit een mengsel van polyamide (PA) en polyamide elastomeren (PA-E) in een PA/PA-E verhouding die gelegen is tussen 97/3 en 70/30. Meer is het bijzonder is de PA/PA-E verhouding gelegen tussen 95/5 en 85/15. Met dergelijke verhoudingen kan men een compacte onderlaag bekomen die voldoende veerkrachtig en elastisch is. De elastomeren hebben veel lagere smelttemperaturen dan deze van klassieke PA6 (220°C) dat gebruikt wordt bij het produceren van PA6-tapijtgarens. Maar naast PA-elastomeren kan men ook co-polyamides toevoegen om het smelt traject wat bij te sturen. Deze co-polyamides geven wel geen bijkomende elasticiteit van de laag.

Het grote voordeel van het gebruik van PA-garens in de mat is de aanverfbaarheid en/of bedrukbaarheid met kleurstoffen van deze garens enerzijds en de grote veerkracht ervan. Door de grote veerkracht zijn matten of tapijten op basis van polyamide uitermate geschikt als vloerbedekking die zeer frequent belopen en gereinigd wordt. Daardoor worden PA- matten of tapijten, die duidelijk duurder zijn dan tapijten op basis van PP, PET, viscose, ...) vooral gebruikt in de contractmarkt 5 (hotels, restaurants, ziekenhuizen, openbare plaatsen) en in de vloerbedekking van diverse transportmiddelen (auto’s, treinen, vliegtuigen, boten, … ).

Volgens een bijzondere uitvoeringsvorm van de mat overeenkomstig de uitvinding omvat de genoemd mat 0% vluchtig organische stoffen (VOC). Meer in het bijzonder omvat de genoemde mat 0% weekmakers.

De onderlaag omvat in een voorkeursuitvoering één of meerdere lagen die met elkaar verbonden zijn door middel van een co-extrusieproces. De verschillende co- geëxtrudeerde lagen kunnen een verschillende verhouding polymeer/copolymeer hebben en eventueel een verschillende gehalte aan minerale vulstoffen en/of functionele additieven die zorgen voor specifieke functionaliteiten zoals antistatisch gedrag of brandwerendheid.

Bij een voordelige uitvoeringsvorm van de mat overeenkomstig de uitvinding zijn de onderlaag en de bovenlaag van de mat met elkaar verbonden door middel van een laminatieproces.

Een ander onderwerp van deze uitvinding betreft een werkwijze voor het vormen van een mat, waarbij een getufte, geweven of vernaalde bovenlaag met draden of vezels uit een synthetisch materiaal vast worden verbonden met een onderlaag vervaardigd uit een synthetisch materiaal, waarbij de werkwijze de volgende stappen omvat: - het afzonderlijk vormen van de bovenlaag en onderlaag uit een synthetisch materiaal waarbij de smelttemperatuur van het synthetisch materiaal van de bovenlaag hoger is dan de smelttemperatuur van het synthetisch materiaal van de onderlaag;

- het verbinden van boven- en onderlaag door middel van een thermisch lamineerproces bij een temperatuur die minstens 10°C lager is dan de smelttemperatuur van de polymeren die in de bovenlaag gebruikt worden.

In plaats van een mat kan de bovenbeschreven technologie eveneens betrekking hebben op een andere tapijtstructuur zoals een keukenloper, een karpet of een tapijttegel.

Deze uitvinding wordt nu nader toegelicht aan de hand van de hierna volgende gedetailleerde beschrijving van enkele uitvoeringsvormen van een mat volgens deze uitvinding. De bedoeling van deze beschrijving en deze voorbeelden is uitsluitend een verduidelijking te geven en om verdere voordelen en bijzonderheden van deze matten, volgens de uitvinding aan te duiden, en kan dus geenszins geïnterpreteerd worden als een beperking van het toepassingsgebied van de uitvinding of van de in de conclusies opgeëiste octrooirechten.

In het kader van de circulaire economie stijgt de vraag naar recycleerbare en duurzame producten. Om vuilvangmatten, lopers, karpetten en tapijttegels circulair en duurzaam te maken moeten deze producten op een andere manier dan tot op heden bekend was, samengesteld en geproduceerd worden. en dit met behoud van de essentiële producteigenschappen zowel tijdens intensief gebruik als bij periodiek onderhoud (stofzuigen of wassen). De producten vervaardigd overeenkomstig deze uitvinding zijn vrij van schadelijke stoffen, kunnen daarenboven gereinigd worden met ecologische verantwoorde reinigingsmiddelen zoals vloeibaar CO: en zijn bij afdanking integraal recycleerbaar tot thermoplastische recyclaten. De matten of tapijten overeenkomstig deze uitvinding hebben omwille van noodzakelijke functionaliteiten eveneens een gelaagde opbouwstructuur, bestaande uit een getufte, geweven of vernaalde textielbovenlaag (tapijtstructuur) en een zachte compacte of opgeschuimde onderlaag (ook backing genoemd). Beide lagen worden via een lamineerproces zoals verder verduidelijk, met elkaar verbonden.

De boven- en onderlaag van de gelamineerde producten hebben verschillende functies.

De bovenlaag zorgt voor loopcomfort, resiliëntie, vuilvang, absorptie van fijn stof en decoratie.

De onderlaag zorgt voor de samenhang van het volledige product, zacht- en soepelheid, het vlak en schuifvast afleggen op een koude als warme ondergrond, en in functie van de toegevoegde additieven voor bijkomende functionaliteiten zoals brandweerstand, elektrische geleiding, antistatische gedrag, akoestische isolatie, … enz.

Kenmerkend voor PO-gebaseerde “circulaire en duurzame” vuilvangmatten, lopers, karpetten en tapijttegels is (a) het integraal thermoplastisch karakter en de zeer goede onderlinge chemische compatibiliteit van beide lagen, (b) de lage densiteit (kleiner dan 0,92) van de daarbij ingezette polymeren en copolymeren behorend tot de polyolefine-familie alsook (c) de totale afwezigheid van toevoegstoffen die door migratie of door verdamping vrij zouden kunnen komen.

Deze specifieke kenmerken garanderen een goede recycleerbaarheid en inzetbaarheid (= circulariteit) van zowel productie-uitval als van afgedankte EOL-producten, lage transportkosten (door laag gewicht), het behoud van een goede flexibiliteit en schuifvastheid bij zowel hoge als lage temperaturen (door elastisch en antislip karakter van de onderlaag) waardoor deze producten in een breed temperatuurgebied (van -20°C tot + 50°C) altijd vlak en schuifvast neergelegd kunnen worden (wat ongevallen kan vermijden), het vasthouden van fijn stof en vuil tijdens het gebruik (gelinkt met de poolstructuur van de bovenlaag), de reinigbaarheid met vloeibare CO: en het kwaliteitsbehoud bij repetitief reinigen en wassen.

Zowel de bovenlaag als de onderlaag van de matten worden via afzonderlijke productieprocessen aangemaakt en kunnen elk op zich eventueel bestaan uit meerdere lagen, eigen zijn aan het toegepaste productieproces.

Een getuft textiel die de bovenlaag vormt bestaat bijvoorbeeld uit een garenstructuur en een tuftdoek.

De onderlaag wordt aangemaakt via een (co)extrusie-proces (castfilm of flexibele plaatextrusie) en kan mogelijks bestaan uit meerdere lagen met al dan niet dezelfde samenstelling.

De totale dikte van de onderlaag situeert zich tussen 0,2 en 4 mm, bij voorkeur tussen de 1,5 en 2,5 mm.

Zowel de onderlaag als de bovenlaag van een PO- mat bestaan uit polyolefine-polymeren en/of copolymeren die onderling volledig chemisch compatibel zijn en dit zonder toevoeging van compatibilisatoren.

Door de specifieke chemische samenstelling van de (co)polymeren die gebruikt worden in de onderlaag, kan de bovenlaag van een PP-mat alleen bestaan uit klassieke polypropyleen textielvezels / garens.

Deze inperking tot polyolefine producten is echter geen nadeel, want juist de PO-samenstelling van de producten heeft tal van voordelen.

Dankzij de polymeren behorend tot de polyolefine-familie kan men lichte (zeer lage densiteit), betaalbare (polyolefinen zijn de meest geproduceerde polymeren en zijn daardoor vrij goedkoop) en performante (alle gewenste functies kunnen waargemaakt worden) eindproducten realiseren die zich in tegenstelling met de thans bestaande producten gemakkelijk laten recycleren tot recyclaten die zich in meerdere PP-producten ingezet kan worden.

Het samenvoegen en het aan elkaar hechten van de boven- en onderlaag gebeurt via een gecontroleerd lamineerproces waarbij de druk minimaal gehouden (max. 0,3 kg/cm?) wordt om de garenpool-structuur niet definitief te pletten (crushing) of te vervormen.

Het lamineren kan gebeuren tijdens of na het (co)extrusieproces.

De lamineer-temperatuur ligt tenminste 10°C, liefst 20° à 40°C, onder deze van de smelttemperatuur van de PP-garens / vezels die gebruikt worden in de textielbovenlaag, maar net boven de smelttemperatuur van de (co)polymeren aanwezig in de onderlaag waardoor de opgesmolten polymeren aan het buitenoppervlak van de onderlaag tijdens het samendrukken voldoende kunnen indringen in het onderste deel van bovenlaag om de voetjes van de garens of vezels te fixeren (noodzakelijk om voldoende poolvastheid te hebben). Om het indringen van de polymeren van de onderlaag in de bovenlaag te faciliteren zal de meltflow- index (MFI) van de (co)polymeren van de onderlaag zich situeren tussen de 1 en

30g/10 min, bij voorkeur tussen 15 en 25. Na indringen wordt het geheel afgekoeld. De onderzijde van de onderlaag kan tijdens het extrusie- en/of lamineerproces eventueel thermisch ge-embossed worden.

De boven- als de onderlaag van de circulaire en duurzame producten, bij voorkeur de matten, bestaande uit PP-homopolymeren, POE (PO-elastomeren), olefine block copolymeren (OBC) en/of een combinatie. Beide lagen hebben echter een verschillende smelttemperatuur maar zijn in gesmolten toestand onderling volledig chemisch compatibel. De smelttemperatuur van de PO-(co)polymeren van de bovenlaag ligt minimaal 10°C, liefst 20 à 40°C hoger dan deze aanwezig in de onderlaag. In gesmolten toestand liggen de smeltviscositeiten van beide lagen vrij dicht bij elkaar, wat het opnieuw inzetten van PO-polymeren en PO-(co)-polymeren na recyclage van afgedankte gelamineerde producten mogelijk maakt.

De polymeermatrix bestaande uit polymeren en/of copolymeren behorend tot de polyolefine-familie kan eventueel ook minerale vulstoffen, glasvezels of speciale additieven zoals brandvertragers, kleurstoffen, carbon black, … bevatten maar zeker geen weekmakers of volatiele additieven die uit de polymeermatrix kunnen migreren of verdampen.

De specifieke chemische samenstelling van de onderlaag zorgt ervoor dat de gelamineerde producten (a) hydrolysebestendig zijn, (b) weinig of helemaal niet aangetast worden door micro-organismen, (c) flexibel blijven tot -20°C en (d) altijd vlak- en schuifvast neergelegd kunnen worden op zowel harde als zachte vloerbedekkingen.

Door de totale afwezigheid van weekmakers en andere vluchtige substanties dragen deze nieuwe producten bij tot een goed binnenhuis klimaat (geen VOC-emissies) en kunnen zij ook gewassen worden met een klassiek wasproces of gereinigd worden met vloeibaar CO2 en dit zonder verlies aan flexbiliteit.

Doordat de gelaagde producten niet chemisch vernet zijn (geen cross links tussen de polymeerketens), behouden zij integraal hun thermoplastisch gedrag. Daardoor kunnen de afgedankte producten zoals alle thermoplastische kunststoffen mechanisch verkleind worden tot opsmeltbare PO-recyclaat poeders, deeltjes of granulaten die opnieuw via een (co)extrusie-proces opnieuw ingezet kunnen in nieuwe onderlagen. Deze nieuwe ontwikkeling werd mogelijk door de ontwikkeling van nieuwe polyolefine gebaseerde polymeren en copolymeren die de elasticiteit van klassieke PP-polymeren duidelijk verbeteren en dit zonder moleculaire bruggen te vormen tussen afzonderlijke polymeerketens. Door de lagere smelttemperatuur van de copolymeren kan de onderlaag zonder problemen tegen de bovenlaag gelamineerd worden en dit zonder kwaliteitsverlies van de integrale bovenstructuur. De aanwezigheid van POE (polyolefine-elastomeren) en/of OBC (olefine block copolymeren) in de onderlaag is van belang om de gewenste functionaliteiten (koude flexibiliteit, vlak en schuifvastheid, recycleerbaarheid, wasbaarheid) te realiseren. Minimaal moet de onderlaag 5% POE en/of OBC bevatten, bij voorkeur 10 à 30%. Door het gebruik van metallocene katalysatorsystemen tijdens het polymerisatieproces kan men de ruimtelijke microstructuur, de tacticiteit, de co- monomeer distributie, het moleculair gewicht en gewichtsdistributie, de lineariteit en de vertakkingen van de gevormde copolymeren zeer fijn aansturen. De PO- gebaseerde thermoplastische polymeren (POE en OBC), die tijdens het polymerisatieproces gevormd worden, laten een controleerbare elasticiteit toe wat met klassieke polymeerblends / legeringen veel moeilijker te realiseren is.

De POE en OBC kunnen ook samen verwerkt worden met diverse zowel virgin als post-consumer polyolefinen zoals klassieke PP, HDPE, LDPE en LLDPE. De PO- compouds van POE en/of OBC met klassieke PO kunnen daarenboven heel wat minerale vulstoffen en diverse additieven opnemen. Dit alles creëert veel mogelijkheden om de kostprijs van de eindproducten producten te wijzigen in functie van specifieke klanten of markten.

Thermoplastische elastomeren en block copolymeren laten zich recycleren zoals klassieke thermoplasten, ook het opnieuw inzetten van recyclaten geeft in principe geen problemen. Een aantal polymeer-producenten zoals DOW, ExxonMobile, LG, Borealis bieden een ruim aanbod aan van dergelijke polymere elastomeren aan met verschillende smeltviscositeiten. Bij de selectie van elastische componenten (POE, OBC), de virgin of post-consumer polyolefines, de vulstoffen en de functionele additieven die gebruikt worden voor het aanmaken van compounds die ingezet worden voor de productie van nieuwe geëxtrudeerde onderlagen moet men uiteraard rekening houden van de specifieke kenmerken van de verschillende componenten zoals smeltindex, smelttemperatuur, mechanische eigenschappen, … enz.

Zoals al aangegeven kan de onderlaag zelf bestaan uit meerdere lagen. Via co- extrusie kan men gelaagde folies aanmaken waarbij elke laag binnen de folie een ietwat verschillende samenstelling heeft met een andere functionaliteit smelttemperatuur of smeltviscositeit. Dergelijk meerlaagse folies kunnen het lamineer- en/of embossing-proces faciliteren.

In plaats van gebruik te maken van een kunststofsamenstelling op basis van een polyolefine materiaal voor het synthetische materiaal van de boven- en onderlaag, kan ook gebruik gemaakt worden van polyamiden in de boven- en onderlaag voor de vorming van een mat of tapijt dat volledig recycleerbaar is.

Een traditioneel PA-tapijt of mat heeft altijd een gelaagde structuuropbouw bestaande uit een boven laag en een onderlaag. De bovenlaag is meestal een getufte textielstructuur waarin PA-garens verwerkt zijn. De onderlaag bestaat uit polymeerlaag waarin eventueel ook een onderweefsel of een naaldvilt gelamineerd kan worden.

Het grote voordeel van PA-garens is de aanverfbaarheid en/of bedrukbaarheid met kleurstoffen van deze garens enerzijds en de grote veerkracht (resiliëntie) van PA-

tapijten (matten) anderzijds.

Door deze grote resiliëntie zijn tapijten of matten op basis van polyamide uitermate geschikt als vloerbedekking die zeer frequent belopen en gereinigd wordt.

Daardoor worden PA-tapijten, die duidelijk duurder zijn dan tapijten op basis van PP, PET, viscose, ...) vooral gebruikt in de contractmarkt (hotels, restaurants, ziekenhuizen, openbare plaatsen) en in de vloerbedekking van diverse transportmiddelen (auto’s, treinen, vliegtuigen, boten, … ). De onderlaag, ook backing genoemd, is noodzakelijk om de garens van de bovenstructuur onderaan het tuftdoek vast te hechten waardoor het tapijt de gewenste poolvastheid en de nodige samenhang krijgt.

Om de garens van de bovenstructuur voldoende vast te hechten moet het polymeer ook kunnen indringen tussen en in de garens aan de onderzijde van het tuftdoek.

Het aanbrengen van de backing gebeurde tot op heden via een coating-proces waarbij semi-viskeuze of vaste (poeders) polymeersystemen toegepast worden.

Veel gebruikte semi-viskeuze polymeer-systemen zijn opgeschuimde latices (SBR-latex, acrylaten, …), PVC-plastisol-systemen (PVC en weekmaker), PVB-systemen (weekmaker en PVB), 2K-Polyurethaansystemen of bitumen.

Ook laag smeltende polymeerpoeders (zoals EVA, EVAc, co-polyamides, co-polyesters, …) kunnen ingezet worden die via een strooisysteem op de onderzijde van een getuft tapijt gestrooid worden en via een warmtesysteem (warme lucht, IR) opgesmolten worden.

In de viskeuze of gesmolten coatingmassa kan men eventueel ook een bijkomend rugweefsel duwen.

De (meerlaagse) onderlaag wordt fixeert de getufte garens aan de achterzijde van het tuftdoek en wordt vast hetzij door uitreageren (rubbersystemen, polyurethanen), geliëren (PVC) of afkoelen (gesmolten poeders). De coatingsystemen kunnen al dan niet vulstoffen en/ of andere additieven bevatten om de kostprijs te verlagen en/of om specifieke eigenschappen (brandweerstand, … ) te bekomen.

Door de complexe samenstelling van een traditioneel PA-tapijt of mat, het niet chemisch compatibel zijn van de boven- en de onderlaag, het thermoset-karakter van diverse onderlaagsystemen (rubber, PUR), de eventuele aanwezige van migreerbare of vluchtige weekmakers (PVC-, PVB-backing, bitumen) werden afgedankte PA- tapijten of maten tot op heden weinig of niet mechanisch of chemisch gerecycleerd als grondstof maar heel dikwijls verbrand of gestort.

Dit is nadelig want PA is een relatief duur polymeer dat niet alleen ingezet kan worden in tapijt maar eveneens in diverse technische toepassingen.

In het kader van de circulaire economie is de maatschappelijke vraag naar circulaire producten die gerecycleerd kunnen worden, uiteraard toenemend.

Voor diverse PA6 textielmaterialen (visnetten, productie-uitval, restgarens, afgeschoren PA-tapijtpool, ...) die geen andere polymeren bevatten werd in Europa een chemisch recyclagepiste door Aquafil (It) ontwikkeld waarbij PA6 gepolymeriseerd wordt tot caprolactam, dat dan op zijn beurt gepolymeriseerd kan worden tot nieuwe PA-garens.

Dergelijke Econyl-garens worden ook met succes ingezet in nieuwe tapijten.

Voor afgedankte PA-tapijttegels zoekt men naar nieuwe mogelijkheden om de boven- en onderlaag gemakkelijker te kunnen scheiden.

Industrieel succes blijft evenwel uit.

In de plaats van de boven- en de onderlaag te scheiden voorziet deze uitvinding in een oplossing om de volledige weefselstructuur (boven- en onderlaag) op te bouwen uit thermoplastisch PA-materiaal dat volledig compatibel is en samen verwerkt (gerecycleerd) kan worden tot nieuwe producten.

De grote uitdaging hierbij was om een compatibele PA-onderlaag te realiseren die ook de PA-garens onderaan het tuftdoek van de bovenlaag voldoende kunnen fixeren en dit zonder de resiliëntie van de bovenpool-structuur te verstoren of het uitzicht van de tapijtstructuur negatief te beïnvloeden.

Daarenboven moet het tapijt, integraal opgebouwd uit virgin of gerecycleerde PA-materialen, oprolbaar zijn en vlak afgelegd kunnen worden op diverse ondergronden en dit zowel in een koude als in een warme omgevingstemperatuur (tussen -20°C en + 60°C). Concreet betekent dit dat de onderlaag voldoende flexibel moet zijn en het liefst ook een veerkrachtig karakter heeft.

De oplossing voor dit probleem is om dergelijke matten of tapijten niet langer te produceren via de gekende toegepaste coatingprocessen maar de onderlaag afzonderlijk te realiseren via een (co)extrusieproces en de ge(co)extrudeerde onderlaag en het getuft PA-tapijt op een gecontroleerde wijze samen te voegen via een thermisch laminageproces waarbij de aandrukkracht tijdens het thermisch lamineren uiterst laag gehouden (druk lager dan 0,3 kgf/cm?) wordt en waarbij de lamineertemperatuur tenminste 10°C, maar liefst 20 tot 30°C beneden de smelttemperatuur van klassieke PA-tapijtgarens.

Het loskoppelen van het (co)extrusieproces voor de productie van de onderlaag en het lamineerproces om de boven- en onderlaag met elkaar te verbinden en de garens of vezels in de bovenlaag te fixeren heeft voordelen wat geenszins betekent dat beide processen niet continu in lijn kunnen gebeuren. Door het afzonderlijk doorvoeren van het (co)extrusieproces bij hogere temperaturen kan men de onderlaag sneller en efficiënter produceren. Het lamineerproces waardoor de onderlaag en de bovenlaag met elkaar verbonden worden moet echter gebeuren binnen nauwe temperatuur grenzen. Door te lamineren bij een lagere smelttemperatuur dan deze van de PA- garens wordt vermeden dat de PA-garens aan de bovenzijde van het tapijt (gedeeltelijke) smelten of thermisch geperst en vervormd worden.

Uiteraard veronderstelt dit een geëxtrudeerde PA-onderlaag die bij een lagere temperatuur geheel of gedeeltelijk kan afsmelten en voldoende smeltmateriaal kan vrijgeven om de PA-garens onderaan het tuftdoek te binden en te fixeren (realiseren van noodzakelijke poolvastheid).

Juist door de onderlaag afzonderlijk te produceren kunnen we speciale compounds inzetten. Deze compounds bestaan uit PA6 en PA-elastomeren (polyether block amide — Pebax Arkema) gemengd worden in een PA/PA-E verhouding die zich situeert tussen 97/3 en 70/30, bij voorkeur tussen 95/5 en 85/15, kan men een compacte onderlaag resilliënt en elastisch bekomen. De elastomeren hebben veel lagere smelttemperaturen dan deze van klassieke PA6 (220°C) dat gebruikt wordt bij het produceren van PA6-tapijtgarens.

Maar naast PA-elastomeren kan men ook co- polyamides toevoegen om het smelttraject wat bij te sturen.

De onderlaag zelf kan opgebouwd zijn uit meerdere lagen waarbij zowel de dikte als de specifieke samenstelling per laag kan verschillen.

De bovenste laag van de onderlaag, die tijdens het laminageproces voldoende smelt moet vormen om de PA- garens onderaan het tuftdoek te fixeren, zal bij voorkeur meer PA-elastomeer en eventueel co-polyamides bevatten en daardoor een lagere smelttemperatuur hebben.

De dikte van de bovenzijde van de onderlaag, die in een zeer belangrijke mate omgezet wordt in smelt voor het fixeren van de PA-garens, kan aangepast worden in functie van de tuftdichtheid en de gebruikte garennummers.

Een co-gextrudeerde onderlaag heeft ook het voordeel dat het gebruik van de zeer dure PA-elastomeren beperkt kan blijven en toch voldoende proceszekerheid te geven.

Het toevoegen van eventuele vulstoffen en andere additieven kan uiteraard verschillend zijn per laag.

Het co-extrusieproces is in tegenstelling met poedercoating veel precieze en laat ook toe een gelaagde onderlaag te bekomen met de gewenste eigenschappen.

Claims (15)

CONCLUSIES

1. Mat omvattende een getufte, geweven of vernaalde bovenlaag met draden of vezels uit een synthetisch materiaal die vast zijn verbonden met een onderlaag met een dikte gelegen tussen 0,2 en 4 mm. en die vervaardigd uit een synthetisch materiaal, met het kenmerk dat het synthetisch materiaal van bovenlaag en onderlaag tot dezelfde polymeerfamilie behoren, de smelttemperatuur van het synthetisch materiaal van de bovenlaag hoger is dan de smelttemperatuur van het synthetisch materiaal van de onderlaag, waarbij het verschil in smelttemperatuur tussen het materiaal van boven- en onderlaag minstens 10° is.

2. Mat volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het genoemd synthetisch materiaal van boven- en onderlaag een thermoplastisch materiaal is.

3. Mat volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat het synthetisch materiaal van de boven- en onderlaag een kunststofsamenstelling op basis van een polyolefine materiaal is.

4. Mat volgens conclusie 3, met het kenmerk dat het polyolefine een polypropyleen polymeer, een copolymeer van dit polypropyleen polymeer of een mengsel daarvan is.

5. Mat volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de smeltindexen van de bovenlaag en de onderlaag maximaal 10% van elkaar afwijken.

6. Mat volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de onderlaag polyolefine-elastomeren en/of olefine blok copolymeren omvat.

7. Mat volgens conclusie 6, met het kenmerk dat de onderlaag minstens 5% polyolefine-elastomeren en/of olefine blok copolymeren omvat.

8. Mat volgens één van de conclusies 1 of 2, met het kenmerk dat het synthetisch materiaal van de boven- en onderlaag een kunststofsamenstelling op basis van een polyamide materiaal is.

9. Mat volgens conclusie 8, met het kenmerk dat de onderlaag gevormd is uit een mengsel van polyamide (PA) en polyamide elastomeren (PA-E) in een PA/PA-E verhouding die gelegen is tussen 97/3 en 70/30.

10. Mat volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de genoemd mat 0% vluchtig organische stoffen (VOC) omvat.

11. Mat volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de genoemde mat 0% weekmakers omvat.

12. Mat volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de onderlaag één of meerdere lagen omvat die met elkaar verbonden zijn door middel van een co-extrusieproces.

13. Mat volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk de onderlaag en de bovenlaag met elkaar verbonden zijn door middel van een lamineerproces.

14. Mat volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk de genoemde mat een mat voor toepassing als vuilvangmat, loper, karpet of tapijttegel is.

15. Werkwijze voor het vormen van een mat, waarbij een getufte, geweven of vernaalde bovenlaag met draden of vezels uit een synthetisch materiaal vast worden verbonden met een onderlaag vervaardigd uit een synthetisch materiaal,

met het kenmerk dat de werkwijze de volgende stappen omvat:

- het afzonderlijk vormen van de bovenlaag en onderlaag uit een synthetisch materiaal waarbij de smelttemperatuur van het synthetisch materiaal van de bovenlaag hoger is dan de smelttemperatuur van het synthetisch materiaal van de onderlaag;

- het verbinden van boven- en onderlaag door middel van een thermisch lamineerproces bij een temperatuur die minstens 10°C lager is dan de smelttemperatuur van de polymeren die in de bovenlaag gebruikt worden.