DE102019110213A1 - Verwendung einer thermoplastischen Elastomerzusammensetzung zur Herstellung eines Bodenbelags und Bodenbelag - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines thermoplastischen Elastomers (TPE) zur Herstellung eines Flächenbelags, insbesondere eines Laufbahnbelags oder Fallschutzbelags, insbesondere eines Laufbahnbelags oder Fallschutzbelags für Sport-, Spiel- und Freizeitplätze. Die Erfindung betrifft auch einen Flächenbelag, insbesondere einen Laufbahnbelag oder Fallschutzbelag, insbesondere einen Laufbahnbelag oder Fallschutzbelag für Sport-, Spiel- und Freizeitplätze, wobei der Flächenbelag ein TPE aufweist.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines thermoplastischen Elastomers (TPE) zur Herstellung eines Flächenbelags, insbesondere eines Laufbahnbelags oder Fallschutzbelags, insbesondere eines Laufbahnbelags oder Fallschutzbelags für Sport-, Spiel- und Freizeitplätze. Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Flächenbelag, insbesondere einen Laufbahnbelag oder Fallschutzbelag, insbesondere einen Laufbahnbelag oder Fallschutzbelag für Sport-, Spiel- und Freizeitplätze, wobei der Flächenbelag ein TPE aufweist.
• Flächenbeläge für Sport- und Spielplätze, sogenannte Laufbahnbeläge und/oder Fallschutzbeläge und Unterbauten für Laufbahnbeläge und/oder Fallschutzbeläge werden üblicherweise hergestellt, indem Gummipartikel, beispielsweise aus rezyklierten Altreifen oder synthetischen Materialien, wie EPDM, mit einem Klebstoff, üblicherweise ein Einkomponentenklebstoff auf Polyurethan-Basis (1K-PU-Basis), an dem gewünschten Ort vermischt und verklebt werden. Die derzeitige Technik ist arbeitsintensiv, sowohl bei der Verlegung als auch bei der anschließenden Reinigung. Da Spiel- und Sportplätze üblicherweise im Freien sind, ist der Vorgang des Verklebens der Gummipartikel auch von den Witterungsbedingungen abhängig, da das Klebstoffsystem temperatur- und feuchtigkeitsempfindlich ist. Es wird für die Verlegung daher trockenes Wetter und ein bestimmter Temperaturbereich benötigt. So ist es in Mitteleuropa nicht möglich, im Winterhalbjahr solche Flächenbeläge auszubringen. Ferner sind die üblicherweise verwendeten Klebstoffe auf 1K-PU-Basis, gesundheitsschädlich beziehungsweise -bedenklich.
• Derzeitig werden Lauf- und Fallschutzflächenbeläge mithilfe eines Systems aus mehreren Komponenten hergestellt, bei dem mindestens zwei Komponenten meist auch unterschiedlicher Hersteller im richtigen Verhältnis gemischt werden müssen, d.h. es muss das Gummigranulat in einem bestimmten Verhältnis zu dem Klebstoff verwendet werden. Das ist arbeitsintensiv und birgt Fehlerquellen. Zudem ist die Kompatibilität aller zu verwendenden Komponenten immer auch eine Herausforderung, da verschiedene Gummis auch verschiedene Klebstoffe erfordern.
• Ferner wäre es wünschenswert, dass der für die Gummigranulate verwendete Klebstoff neben der adhäsiven Eigenschaft auch elastische Eigenschaften hat, damit eine erwünschte Bruchdehnung und Zugfestigkeit gewährleistet ist. Weiterhin wäre es auch wünschenswert, dass die für die Herstellung des Flächenbelags verwendeten Granulate selbst adhäsive Eigenschaften aufweisen.
• Zudem sind viele derzeit verwendete Klebstoffe Polyurethane (PU), die allergische Hautreaktionen hervorrufen können.
• Es war deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung eines Flächenbelags bzw. einen einfach herzustellenden Flächenbelag selbst bereitzustellen, das/der die genannten Nachteile nicht aufweist. Ferner war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung gesundheitlich möglichst unbedenkliche Komponenten zur Herstellung eines Flächenbelages bereitzustellen.
• Zur Lösung der genannten Aufgabe wird erfindungsgemäß ein TPE zur Herstellung eines Flächenbelags verwendet, d.h. die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines TPE zur Herstellung eines Flächenbelags. In anderen Worten betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Flächenbelags, bei dem ein TPE oder ein TPE enthaltendes Material als Fläche ausgebracht oder auf eine Fläche aufgebracht wird. Der Einfachheit wegen wird im Folgenden immer von der erfindungsgemäßen Verwendung gesprochen, auch wenn das genannte Verfahren ebenso gemeint ist.
• Unter einem Flächenbelag wird ein Belag jeglicher Fläche verstanden. Insbesondere ist der Flächenbelag ein Bodenbelag, stärker bevorzugt ein Laufbahnbelag oder Fallschutzbelag, insbesondere ein Laufbahnbelag oder Fallschutzbelag für Sport-, Spiel- und Freizeitplätze. Der Flächenbelag kann als oberster Flächenbelag eines Fallschutzbelags oder als Unterbaumaterial für einen darauf angeordneten weiteren Fallschutzbelag verwendet werden.
• Gemäß der vorliegenden Anmeldung wird unter einem TPE eines verstanden, das aus einem Polymer oder einer Polymermischung (Blend), vorzugsweise einer Polymermischung, besteht und bei seiner Gebrauchstemperatur Eigenschaften aufweist, die denen von vulkanisiertem Kautschuk ähnlich sind, das jedoch bei erhöhten Temperaturen wie ein thermoplastischer Kunststoff verarbeitet und aufbereitet werden kann.
• In einer Variante der erfindungsgemäßen Verwendung kann der Flächenbelag aus dem TPE bestehen. In diesem Fall werden vorzugsweise Partikel aus TPE bis auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des TPE erwärmt und auf eine Fläche aufgebracht. Die weiter unten in anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen genannten bevorzugten Merkmale der Partikel aus TPE, der genannten Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes des TPE und der Aufbringungsmethoden auf eine Fläche sind auch hier bevorzugt.
• Weiterhin kann das TPE auch zunächst getrennt vorgelegt und anschließend mit weiteren Komponenten zu einem Flächenbelag verarbeitet werden, wie es weiter unten genauer beschrieben ist.
• In einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Verwendung wird nicht nur reines TPE, sondern ein TPE enthaltendes Material zur Herstellung des Flächenbelags verwendet. Das TPE enthaltende Material kann dabei ein Kompositmaterial oder eine Zweikomponentenmischung sein, wie sie weiter unten genauer beschrieben sind.
• In der erfindungsgemäßen Verwendung kann das TPE oder das TPE enthaltende Material auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des thermoplastischen Elastomers erwärmt und auf eine Fläche aufgebracht werden. Dabei wird das TPE vorzugsweise auf eine Temperatur in einem Bereich von 140°C bis 220°C erwärmt.
• Weiterhin kann bei der erfindungsgemäßen Verwendung zur Herstellung des Flächenbelags zusätzlich ein Gummi enthaltendes Material verwendet werden. Das Gummi enthaltende Material liegt vorzugsweise in der Form von Gummi enthaltenden Partikeln vor. Das TPE wird dabei vorzugsweise zum Fixieren der Gummi enthaltenden Partikel verwendet.
• In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verwendung ist es bevorzugt, dass die den Gummi enthaltenden Partikel mit dem thermoplastischen Elastomer (teil)beschichtet sind/werden und somit ein Kompositmaterial in Form von Kompositpartikeln darstellen.
• Zur Herstellung dieser Kompositpartikel gibt es erfindungsgemäß verschiedene Möglichkeiten:
1. (a) Es können den Gummi enthaltene Partikel vorgelegt und zumindest teilweise mit TPE beschichtet werden. Zur Beschichtung der den Gummi enthaltenen Partikel können diese entweder in das geschmolzene TPE getaucht werden, oder das TPE wird in Form eines Mikrogranulats auf die den Gummi enthaltenen Partikel aufgerieselt und anschließend bei einer Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des TPE mit dem Gummi wärmebehandelt. Bei dem Schmelzen des TPE in der zuerst genannten Variante bzw. der Wärmebehandlung in der als zweites genannten Variante wird eine Temperatur im Bereich von 140°C bis 220°C verwendet. Die so behandelten, den Gummi enthaltenden Partikel lässt man anschließend auf Raumtemperatur abkühlen. Auf diese Weise erhält man Kompositpartikel, bei denen die den Gummi enthaltenen Partikel mit TPE zumindest teilbeschichtet sind.
2. (b) Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung der Kompositpartikel besteht darin, zunächst ein Flachextrudat aus Gummi herzustellen, das anschließend mit dem erfindungsgemäßen TPE beschichtet und dann zu den Kompositpartikeln konfektioniert bzw. granuliert wird. Hier kann bspw. auf ein heißes Flachextrudat eines schon vernetzten Gummis heißes TPE aufgebracht werden. Alternativ dazu kann der Gummi des Flachextrudats noch unvernetzt vorliegen und erst nach dem Aufbringen des TPE vernetzt werden. Die zuletzt genannte Variante hat den Vorteil, dass sich das TPE mit dem Gummi besser verbindet.
• Unter "teilbeschichtet" versteht man erfindungsgemäß, dass nicht die gesamte Oberfläche des Gummi enthaltenden Partikel mit TPE beschichtet ist, vorzugsweise jedoch eine ausreichende Menge der Oberfläche, so dass bei erneutem Aufschmelzen der TPE-Beschichtung sich diese über die Oberfläche der Partikel verteilen, und die Kompositpartikel zu einem Flächenbelag miteinander verbunden werden können. Es ist aber auch denkbar, dass die Oberfläche der den Gummi enthaltenden Partikel vollständig mit TPE beschichtet ist.
• Werden die Kompositpartikel zur Herstellung eines Flächenbelags verwendet, so ist es bevorzugt, dass diese auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des TPE erwärmt und als Fläche ausgebracht oder auf eine Fläche aufgebracht werden, oder umgekehrt.
• In einer Ausführungsform kann in dem erfindungsgemäß verwendbaren Kompositmaterial entweder die den Gummi enthaltenden Partikel oder das TPE oder beides einen oder mehrere Zusätze enthalten, die ein Aufheizen und Schmelzen des TPE durch Mikrowellen, Induktion oder IR-Strahlung ermöglichen.
• Die Erwärmung der Kompositpartikel erfolgt vorzugsweise mithilfe eines Heizgerätes, bspw. mittels eines Heizextruders. Entsprechende Heiztechniken sind weiter unten beschrieben. So können die Kompositpartikel in einem Heizgerät erwärmt und anschließend als Fläche ausgebracht oder auf eine Fläche aufgebracht werden. Für das Erwärmen kann ein Wärmeheizgerät oder, wenn die Kompositpartikel entsprechende Zusätze enthalten, Induktionsheizgerät, Mikrowellenheizgerät oder IR-Strahlungsheizgerät verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich können die schon als Fläche ausgebrachten oder auf eine Fläche aufgebrachten Kompositpartikel aber auch durch eine entsprechend geheizte Planierwalze oder einen selbstfahrenden oder ferngelenkten Heiz- und/oder Planier-Roboter erwärmt werden. Auch bei den letztgenannten Geräten kann das Erwärmen mittels normaler Heizung, Induktion, Mikrowellenstrahlung, IR-Strahlung erfolgen. Weitere Heiz- und Verlegetechniken sind weiter unten beschrieben.
• In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verwendung ist es bevorzugt, dass zur Herstellung des Flächenbelags die den Gummi enthaltenden Partikel und Partikel aus TPE verwendet werden. Dabei werden die den Gummi enthaltenden Partikel und die Partikel aus TPE vorzugsweise als Zweikomponentenmischung vorgelegt. Die Zweikomponentenmischung wird dabei vorzugsweise auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des TPE erwärmt und anschließend als Fläche ausgebracht oder auf eine Fläche aufgebracht.
• Bei der Herstellung des Flächenbelags unter Verwendung der Kompositpartikel oder unter Verwendung der Zweikomponentenmischung liegt die Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des TPE vorzugsweise im Bereich von 140°C bis 220°C, stärker bevorzugt im Bereich von 160°C bis 220°C. Hierbei werden die Kompositpartikel oder die Zweikomponentenmischung vorzugsweise für eine Zeitdauer von bis zu 10 Minuten erwärmt.
• Bei der erfindungsgemäßen Verwendung können die Kompositpartikel oder die Zweikomponentenmischung als Fläche ausgebracht oder auf eine Fläche aufgebracht und anschließend auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des TPE erwärmt werden. Dabei wird das TPE bzw. die TPE-Beschichtung geschmolzen. Nach anschließender Abkühlung auf Umgebungstemperatur bzw. auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des TPE sind die Kompositpartikel bzw. die Partikel der Zweikomponentenmischung miteinander verbunden bzw. verklebt. Alternativ dazu kann das Kompositmaterial auch erst auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des TPE erwärmt werden und anschließend als Fläche ausgebracht oder auf eine Fläche aufgebracht werden. Auf diese Weisen können Flächenbeläge aus miteinander verbundenen/verklebten Kompositpartikeln bzw. den Partikeln der Zweikomponentenmischung hergestellt werden.
• Zur Herstellung eines Flächenbelags mittels der Zweikomponentenmischung ist es bevorzugt, dass diese zunächst in einem Heizgerät erwärmt wird. Hierfür kann beispielsweise ein Heizextruder in einer Verlegemaschine verwendet werden. Weitere Heiz- und Verlegetechniken sind weiter unten beschrieben. Beim Heizen und Mischen der Zweikomponentenmischung verteilt sich das TPE vorzugsweise gleichmäßig um die den Gummi enthaltenden Partikel. Das Heizen und Mischen erfolgt vorzugsweise über einen Zeitraum von 2 bis 6 Minuten. Die so hergestellte heiße Verlegemasse wird als Flächenbelag ausgebracht. Anschließend lässt man den Flächenbelag erkalten. Dabei kommt es zum Versintern der Gummi enthaltenden Partikel über das TPE. Der so hergestellte Flächenbelag wird vorzugsweise als Unterbaumaterial für einen als Oberbaumaterial aufzubringenden Flächenbelag verwendet.
• Der Volumenanteil an TPE liegt bei den erfindungsgemäß verwendbaren Kompositpartikeln oder der erfindungsgemäß verwendbaren Zweikomponentenmischung vorzugsweise im Bereich von 3 Vol.-% bis 40 Vol.-%, stärker bevorzugt im Bereich von 5 Vol.-% bis 25 Vol.-% bezogen auf das Gesamtvolumen aus TPE und Gummi enthaltenden Partikeln.
• In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verwendung ist es bevorzugt, dass in einem Schritt (a) aus den Partikeln des TPE eine Schmelze hergestellt, anschließend in einem Schritt (b) die Schmelze mit den den Gummi enthaltenden Partikeln zu einer Verlegemasse vermischt, und dann in einem Schritt (c) die Verlegemasse auf eine Fläche aufgebracht wird. Der Schritt (a) wird vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 140°C bis 220°C, vorzugsweise 160°C bis 220°C, durchgeführt. Der Schritt (b) wird vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 140°C bis 180°C, vorzugsweise 140°C bis 160°C, durchgeführt. In anderen Worten werden in dieser Ausführungsform die Partikel aus TPE und die Gummi enthaltenden Partikel getrennt vorgelegt und erst für das Verlegen vermischt. Schritt (a) erfolgt vorzugsweise in einem Heizgerät, beispielsweise einem Heizextruder. Weitere Heiz- und Verlegetechniken sind weiter unten beschrieben. Die Gummi enthaltenden Partikel und die Schmelze aus TPE werden anschließend vorzugsweise in einem Mischgerät vermischt. Dabei bilden sich Gummi enthaltende Partikel, deren Oberfläche teilweise oder auch vollständig mit TPE beschichtet ist. Diese beschichteten Partikel werden vorzugsweise direkt im Anschluss als heiße Verlegemasse als Flächenbelag ausgebracht. Der Vorteil dieser Variante liegt darin, dass die Herstellung einer Schmelze aus TPE bei höheren Temperaturen stattfinden kann, als wenn die Gummi enthaltenden Partikel bereits mit anwesend sind. Beim Mischen der Schmelze aus TPE und den Gummi enthaltenden Partikeln muss dann nur noch eine maximale Temperatur von 180°C bzw. 160 °C gehalten werden, um eine Beschichtung der Gummi enthaltenden Partikel mit TPE zu erreichen. Ein so hergestellter Flächenbelag wird vorzugsweise als Unterbaumaterial oder Oberbaumaterial für einen Fallschutzbelag verwendet. Vorzugsweise wird ein so hergestellter Flächenbelag als Unterbaumaterial für einen Fallschutzbelag verwendet. Der Volumenanteil an TPE liegt in Schritt (b) vorzugsweise im Bereich von 3 Vol.-% bis 40 Vol.-%, stärker bevorzugt im Bereich von 5 Vol.-% bis 25 Vol.-% bezogen auf das Gesamtvolumen aus TPE und Gummi enthaltenden Partikeln.
• In allen genannten Ausführungsformen können die Gummi enthaltenden Partikel verschiedene Formen, wie eine sphärische Form, eine Scheibenform, eine Stäbchenform oder auch irreguläre Formen aufweisen. Hierbei liegt die Schüttdichte der Partikel vorzugsweise im Bereich von 200 g/l bis 800 g/l, stärker bevorzugt in einem Bereich von 300 g/l bis 750 g/l und am stärksten bevorzugt in einem Bereich von 400 g/l bis 700 g/l, gemessen gemäß ISO 697. Die durchschnittliche Partikelgröße liegt im Bereich von 0,5 mm bis 20 mm und stärker bevorzugt in einem Bereich von 2 mm bis 12 mm, wobei die durchschnittliche Partikelgröße durch Siebanalyse bestimmt wird. Es ist bevorzugt, dass wenigstens 90% der Partikel eine Partikelgröße im Bereich von 0,2 mm bis 10 mm, stärker bevorzugt 95% der Partikel eine Partikelgröße im Bereich von 0,3 mm bis 5 mm, und am stärksten bevorzugt 100% der Partikel eine Partikelgröße im Bereich von 0,5 mm bis 3 mm haben. Für die Bestimmung der Partikelgröße durch Siebanalyse ist ein Satz von Sieben unterschiedlicher Maschenweiten übereinander angeordnet, wobei die Partikelgröße durch die Maschenweite desjenigen Siebes bestimmt wird, welches die Partikel gerade noch passieren lässt. Daraus ergibt sich eine Einteilung in bestimmte Partikelklassen, während die in den einzelnen Partikelklassen anfallenden Siebfraktionen und der Bodentellerinhalt die Partikelgrößenverteilung bezeichnen.
• Die erfindungsgemäß verwendbaren Partikel aus TPE weisen vorzugsweise eine durchschnittliche Partikelgröße im Bereich von 2 mm bis 6 mm und stärker bevorzugt eine durchschnittliche Partikelgröße im Bereich von 3 mm bis 5 mm auf. Die durchschnittliche Partikelgröße wird mittels Siebanalyse bestimmt.
• Die Dicke des erfindungsgemäß herstellbaren Flächenbelags liegt vorzugsweise in einem Bereich von 10 mm bis 200 mm. Ist der Flächenbelag als Fallschutzbelag ausgebildet, so liegt dessen Dicke stärker bevorzugt in einem Bereich von 30 mm bis 150 mm und noch stärker bevorzugt in einem Bereich von 50 mm bis 120 mm. Ist der Flächenbelag als Laufbahnbelag ausgebildet, so ist dessen Dicke vorzugsweise im Bereich von 10 mm bis 20 mm ausgebildet.
• Der erfindungsgemäß herstellbare Flächenbelag wird vorzugsweise als Bodenbelag von Spiel-, Sport- und Freizeitplätzen verwendet. Dabei kann der Flächenbelag als Oberbaumaterial auf einem weiteren Flächenbelag verwendet werden, wobei letzterer als Unterbaumaterial bezeichnet wird. Weiterhin kann der Flächenbelag auch als das Unterbaumaterial verwendet werden. Für die Herstellung eines Flächenbelags als Oberbaumaterial wird vorzugsweise der aus Kompositpartikeln hergestellte Flächenbelag verwendet. Für die Herstellung eines Unterbaumaterials werden vorzugsweise die Zweikomponentenmischung oder die Variante verwendet, in der zunächst eine Schmelze aus TPE hergestellt wird, zu der anschließend die Gummi enthaltenden Partikel gegeben werden.
• Erfindungsgemäß eignen sich zur Herstellung des erfindungsgemäß herstellbaren Flächenbelags jegliche Verlegemaschinen oder Verlegevorrichtungen, die die Funktionen des Mischens, Temperierens, Homogenisierens, Transportierens, Ausbringens, Auftragens und Glättens aufweisen. Alternativ zur Verwendung einer Verlegemaschine kann auch ein Heißluftverfahren, Induktionsverfahren oder ein Bestrahlungsverfahren mit UV- oder IR-Strahlung angewendet werden, bei dem die Ausgangsstoffe (TPE, oder TPE und Gummi enthaltende Partikel) als Fläche ausgebracht oder auf eine Fläche aufgebracht werden, und anschließend zur Fixierung dem jeweiligen Verfahren unterzogen werden.
• Erfindungsgemäß besteht die Möglichkeit, den Flächenbelag vor Ort aus dem TPE, oder dem TPE und den Gummi enthaltenden Partikeln, herzustellen, oder den Flächenbelag in Form von Bahnen oder Platten vor zu produzieren und anschließend an den Ort der Verwendung zu bringen.
• Für die Herstellung des Flächenbelags vor Ort eignen sich prinzipiell die folgenden Herstellungsvarianten (i) - (viii):
1. (i) So können beispielsweise konventionellen Asphaltiermaschinen ähnliche Maschinen verwendet werden, die eine aufgesetzte oder integrierte Materialverarbeitung aufweisen. Beispielsweise kann das TPE und die den Gummi enthaltende Partikel kalt gemischt werden, und anschließend beispielsweise in einem Extruder auf die Temperatur gebracht werden, bei der das TPE schmilzt. Alternativ dazu kann auch eine konventionelle Asphaltiermaschine mit separater Materialaufbereitung oder eine Asphaltiermaschine, die mit einem Thermobehältersystem kombiniert ist, verwendet werden.
2. (ii) Die Ausgangsstoffe (TPE, oder TPE und Gummi enthaltende Partikel) können in einem Innenmischer in einem bestimmten Mischungsverhältnis miteinander gemischt, auf die weiter oben angegebene Schmelztemperatur des TPE gebracht, homogenisiert und zur weiteren Verarbeitung aufbereitet werden. Die weitere Verarbeitung kann durch die folgenden Verfahren erfolgen: Thermobehältersystem, Doppelschneckenextruder, Einschneckenextruder, Metallbänder, Glättlineal oder einer sogenannten Roller Die Anlage.
3. (iii) Weiterhin kann auch ein Heißluftverfahren mit einer Roller Die Anlage verwendet werden. Hierzu können die beiden Ausgangsstoffe (TPE, oder TPE und Gummi enthaltende Partikel) in einem bestimmten Mischungsverhältnis durch Druck und Vorschmelzen zu einer Breitschlitzdüse gefördert werden. In die Düse wird vorzugsweise Heißluft zum Schmelzen des TPE eingeblasen, wobei die Gummi enthaltenden Partikel von dem TPE ummantelt werden. Anschließend wird das aufgeschmolzen Material durch einen Roller Die oder eine Walzenanordnung als Bahnmaterial verlegt. Der Walzenspalt kann variiert werden, um den Flächenbelag in unterschiedlichen Stärken herzustellen.
4. (iv) Es kann auch Extruder für die Herstellung des Flächenbelags verwendet werden. Dabei wird das TPE vorzugsweise zunächst aufgeschmolzen, und die den Gummi enthaltenden Partikel werden in mehreren Stufen zugeführt. Die Schneckenlänge des Extruders kann von 20 - 40D variieren. Die Schneckengeometrie besteht vorzugsweise aus Fütterzonen, Scherzonen, Homogenisierzonen, Kompressionszonen und Austragszonen. Am Schneckenende befindet sich vorzugsweise ein Werkzeug mit unterschiedlichen Werkzeugdüsen, abhängig von der Geometrie des zu erhaltenden Extrudats.
5. (v) Weiterhin kann auch ein Turbomischer für die Herstellung des Flächenbelags verwendet werden. Dabei werden die Ausgangsstoffe (TPE, oder TPE und Gummi enthaltende Partikel) miteinander gemischt, auf die Schmelztemperatur des TPE gebracht, homogenisiert und zur weiteren Verarbeitung aufbereitet. Die weitere Verarbeitung kann wie unter Punkt (ii) genannt erfolgen.
6. (vi) Alternativ kann auch ein Turbomischer mit Auslegerarm verwendet werden. Dabei werden die Ausgangsstoffe (TPE, oder TPE und Gummi enthaltenden Partikel) miteinander vermischt, auf die Schmelztemperatur des TPE gebracht, homogenisiert und zur weiteren Verarbeitung aufbereitet. Der Turbomischer ist mit einem Auslegerarmsystem ausgestattet, das den Transport der heißen Mischung an den jeweiligen Verarbeitungsort erlaubt. Hier wird vorzugsweise noch ein Glättwerkzeug direkt vor Ort zur Glättung des Flächenbelags eingesetzt.
7. (vii) Bei Verwendung eines Induktionsverfahrens werden die Ausgangsstoffe (TPE, oder TPE und Gummi enthaltende Partikel) miteinander gemischt, vor Ort auf eine Fläche aufgebracht. Durch ein Induktionsverfahren wird das auf eine Fläche aufgebrachte Material auf die Schmelztemperatur des TPE gebracht. Dabei werden im Falle der Verwendung von Gummi enthaltenden Partikeln diese mit dem TPE ummantelt. Dadurch entsteht ein homogener Flächenbelag.
8. (viii) Bei Verwendung von UV- oder IR-vernetzenden Systemen werden die Ausgangsstoffe (TPE, oder TPE und Gummi enthaltende Partikel) miteinander vermischt und als 2-Komponenten-Mischung vor Ort auf eine Fläche aufgebracht. Dabei wird wie unter (i) bis (vii) beschrieben geheizt und zusätzlich durch hochkonzentriertes UV- oder IR-Licht das Material auf die Schmelztemperatur des TPE gebracht. Alternativ wird ausschließlich durch hochkonzentriertes UV- oder IR-Licht die Mischung durch die entstehende Vernetzungswärme auf die Schmelztemperatur des TPEs gebracht. Dabei werden im Falle der Verwendung von Gummi enthaltenden Partikeln diese mit dem TPE ummantelt, wobei ein homogener Flächenbelag entsteht.
• Alternativ zu der Herstellung eines Flächenbelags vor Ort, kann auch ein Flächenbelag in Form von Bahnen oder Platten im Werk hergestellt werden, der anschließend an den zu verwendenden Ort transportiert wird. Hierbei bestehen zur Herstellung des Flächenbelags folgende Möglichkeiten (I) - (V):
1. (I) Die Ausgangsstoffe (TPE, oder TPE und Gummi enthaltende Partikel) werden mittels eines Einschneckenextruders oder Doppelschneckenextruders miteinander gemischt, auf die Schmelztemperatur des TPE gebracht, homogenisiert und anschließend auf ein Gewebe aufgetragen. Das Gewebe ist vorzugsweise ein Gewebe aus Polyethylen oder Polypropylen oder einer Mischung davon.
2. (II) Die Ausgangsstoffe (TPE, oder TPE und Gummi enthaltende Partikel) werden in einem Turbomischer miteinander vermischt, auf die Schmelztemperatur des TPE gebracht, homogenisiert und zur weiteren Verarbeitung in Bahnen- oder Plattenmaterial aufbereitet.
3. (III) Die Ausgangsstoffe werden in einem Innenmischer (tangierendes- oder ineinandergreifendes Rotorsystem) miteinander gemischt, auf die Schmelztemperatur des TPE gebracht, homogenisiert und zur weiteren Verarbeitung aufbereitet. Danach erfolgt die Herstellung von Bahnen- oder Plattenmaterial.
4. (IV) Unter Verwendung eines Compoundierextruders wird das TPE zusammen mit dem Gummi enthaltenden Material compoundiert und zu einem fertigen Bahnen- oder Plattenmaterial extrudiert.
5. (V) Das TPE wird in einem Lösungsmittel gelöst und die erhaltene Lösung auf die Gummi enthaltenden Partikel aufgesprüht, wobei ein homogenes Gemisch gebildet wird. Aus diesem Gemisch kann ein Bahnen- oder Plattenmaterial hergestellt werden.
• Der Gummi der Gummi enthaltenden Partikel ist vorzugsweise ein Gummi auf Basis von vernetzten Dien-Kautschukmischungen, vernetztem Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), vernetztem Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), vernetztem Naturkautschuk (NR), vernetztem Butyl-Kautschuk (IIR) oder einer Mischung davon. Die zuletzt genannten Gummis werden vorzugsweise bei der Herstellung der Kompositpartikel verwendet. Die Gummi enthaltenden Partikel können auch aus recycliertem Gummi sein, bspw. hergestellt aus recyclierten Altreifen. Es ist bevorzugt, dass der recyclierte Gummi in der Zweikomponentenmischung oder bei der Variante Verwendung findet, in der zunächst eine Schmelze aus TPE hergestellt wird, zu der anschließend die Gummi enthaltenden Partikel gegeben werden.
• Der Gummi in den Gummi enthaltenden Partikeln ist vorzugsweise ein vernetzter Kautschuk. Die Vernetzung kann mittels Schwefel oder Phenolharzen, oder auch peroxidisch erfolgen. Besonders bevorzugt erfolgt die Vernetzung mittels Schwefel, d.h. der vernetzte Kautschuk ist vorzugsweise ein schwefelvernetzter Kautschuk.
• Die den Gummi enthaltenden Partikel können neben den weiter oben genannten vernetzten Kautschuken einen Weichmacher, Füllstoffe und/oder Alterungsschutzmittel aufweisen. Der Anteil des Kautschuks liegt hier vorzugsweise im Bereich von 10 Gew.-% bis 50 Gew.-%, stärker bevorzugt im Bereich von 15 Gew.-% bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Gummi enthaltenden Partikel. Beispielsweise können als Gummi Dutral® TER 4038 EP von Versalis, Vistalon 7500™ von ExxonMobil oder Nordel™ IP 4640 von Dow Chemical eingesetzt werden.
• Weiterhin ist es bei den erfindungsgemäßen Verwendungen bzw. Verfahren bevorzugt, dass zur Herstellung des Flächenbelags die Gummi enthaltenden Partikel relativ frisch erzeugt verwendet werden, d.h. es ist bevorzugt, dass die Oberfläche nicht älter als 4 h, vorzugsweise nicht älter als 2 h ist. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass sowohl Schwefel und/oder schwefelhaltige Verbindungen als auch die nicht abreagierten (unvernetzten), freien Doppelbindungen der vulkanisierten Kautschukmischung an der Oberfläche zur Haftung mit dem TPE zur Verfügung stehen.
• Ganz besonders bevorzugt ist der Gummi ein EPDM-Kautschuk basierter Gummi. Unter einem EPDM-Kautschuk wird hierin ein Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk verstanden, der ein terpolymerer, synthetischer Kautschuk ist. EPDM gehört zu den statistischen Copolymeren mit gesättigtem Polymerhauptkettengerüst und Doppelbindungen in der Seitenkette, die dazu dienen können, den EPDM-Kautschuk in der Kautschukmischung mit Hilfe des Vulkanisationssystems zu vernetzen. Die Herstellung von EPDM erfolgt vorzugsweise mit Metallocen oder Ziegler-Natta-Katalysatoren auf Basis von Vanadium-Verbindungen und Aluminium-Alkyl-Chloriden. Als Dien werden unkonjugierte Diene eingesetzt, von denen lediglich eine Doppelbindung an der Polymerkettenbildung beteiligt ist, so dass weitere Doppelbindungen außerhalb des direkten Grundkettengerüsts verbleiben und mit Schwefel, peroxidisch oder phenolisch vernetzt werden können. Als Dien-Komponente werden Dicyclopentadien (DCP), 1,4-Hexadien oder Ethylidennorbornen (ENB, IUPAC: 5-Ethyliden-2-norbornen) eingesetzt, wobei ENB besonders bevorzugt ist. Die Diene unterscheiden sich bezüglich der Vernetzungsgeschwindigkeit. DCP enthaltende EPDM haben die niedrigste, ENB enthaltende EPDM die höchste Reaktivität. Der EPDM basierte Gummi ist vorzugsweise einer, der mit Schwefel vernetzt wurde. Auf diese Weise können Bindungen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zu den Schwefelatomen aufgebaut werden.
• Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Flächenbelag, insbesondere Laufbahnbelag oder Fallschutzbelag, insbesondere Laufbahnbelag oder Fallschutzbelag für Sport-, Spiel- und Freizeitplätze, der ein thermoplastisches Elastomer aufweist. Alle Merkmale der erfindungsgemäßen Verwendung gelten gleichermaßen für den erfindungsgemäßen Flächenbelag. Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Flächenbelag einer, der mittels der/des erfindungsgemäßen Verwendung/Verfahrens herstellbar ist, bzw. hergestellt ist.
• Das TPE kann jegliches thermoplastisches Elastomer sein, solange es bei Erhöhung auf seine Schmelztemperatur ein scherungsfreies Fließverhalten aufweist. Unter „scherungsfreiem Fließverhalten" versteht man erfindungsgemäß, dass mehrere Partikel aus TPE bei Erhöhung auf eine Temperatur oberhalb seines Schmelzpunkts ineinander verfließen bzw. ineinander verschmelzen und bei Abkühlen auf unterhalb der Schmelztemperatur auch die verflossene bzw. verschmolzene Form beibehalten. In anderen Worten verfließen dabei die Korngrenzen ineinander und bleiben bei Abkühlen in diesem Zustand.
• Das TPE ist vorzugsweise ein Blend aus einem Thermoplast und einem Elastomer. Ganz besonders bevorzugt ist das TPE ein Blend aus einem Thermoplast, einem Elastomer und einem doppelbindungshaltigen Polymer. Das Elastomer ist vorzugsweise Ethylen-α-Olefin Blockcopolymer. Der Thermoplast ist vorzugsweise ein nicht-elastomeres Polyolefin. Das doppelbindungshaltige Polymer ist vorzugsweise eines mit einem Molanteil an Doppelbindungen im Bereich von 5 bis 100 Mol-%, bezogen auf die Molanzahl an allen für die Polymerisierung verwendeten Monomereinheiten des doppelbindungshaltigen Polymers.
• In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das TPE ein Ethylen-α-Olefin Blockcopolymer, ein doppelbindungshaltiges Polymer mit einem Molanteil an Doppelbindungen im Bereich von 5 bis 100 Mol-%, bezogen auf die Molanzahl an allen für die Polymerisierung verwendeten Monomereinheiten des doppelbindungshaltigen Polymers, und ein nicht-elastomeres Polyolefin.
• Es ist bekannt, dass Ethylen-α-Olefin Copolymere, ob als statistische Copolymere oder Blockcopolymere ausgebildet, sich durch die Eigenschaft der guten Flexibilität und Elastizität hervorheben. Statistische Ethylen-α-Olefin Copolymere weisen jedoch einige Defizite auf, wie beispielsweise schlechte Hitzebeständigkeit, relativ niedriger Schmelzpunkt, unzureichender Druckverformungsrest, schlechter Abriebwiderstand und schlechte Verarbeitbarkeit. Deshalb eignen sich statistische Ethylen-α-Olefin Copolymere nicht für die Verarbeitung im Spritzguss. Im Vergleich zu statistischen Ethylen-α-Olefin Copolymeren, weisen die erfindungsgemäß verwendeten Ethylen-α-Olefin Blockcopolymere diese Defizite nicht auf. Ethylen-α-Olefin Blockcopolymere haben in der Regel eine gute Hitzebeständigkeit, einen höheren Schmelzpunkt, einen verbesserten Druckverformungsrest, eine gute Elastizität und einen guten Abriebwiderstand. Deshalb eignen sich die Ethylen-α-Olefin Blockcopolymere besonders gut als elastomere Komponente für die erfindungsgemäß verwendbaren TPE. Durch die genannten Eigenschaften eignen sich Ethylen-α-Olefin Blockcopolymere für die Verarbeitung im Spritzguss. Durch den höheren Schmelzpunkt, die gute Hitzebeständigkeit und den hohen Abriebwiderstand eignen sie sich hervorragend als eine Komponente des TPE, das bei der erfindungsgemäßen Verwendung in Flächenbelägen, wie Fallschutzbeläge, einer hohen Belastung durch Witterung und Benutzung unterliegt. Ethylen-α-Olefin Blockcopolymere zeichnen sich ferner durch ihr geringes bis kein gesundheitsschädliches Potential aus.
• Es ist bevorzugt, dass in dem erfindungsgemäß verwendbaren TPE das Ethylen-α-Olefin Blockcopolymer vorzugsweise im Wesentlichen frei von olefinisch ungesättigten Doppelbindungen ist. Das Ethylen-α-Olefin Blockcopolymer ist weiter unten definiert und genauer beschrieben sowie Beispiele dafür genannt.
• Es ist bevorzugt, dass in dem erfindungsgemäß verwendbaren TPE das Ethylen-α-Olefin Blockcopolymer ein lineares Multiblock-Copolymer aus Polyethylen-Blöcken und α-Olefin-Blöcken ist. Unter einem Multiblock-Copolymer wird eines verstanden, das zwei oder mehr verschiedene Blöcke aufweist.
• Es ist bevorzugt, dass in dem erfindungsgemäß verwendbaren TPE das doppelbindungshaltige Polymer vorzugsweise ein unhydriertes Styrol-Blockcopolymer (SBC), ein doppelbindungshaltiges Ethylen-α-Olefin Blockcopolymer oder ein vernetzbarer, unvernetzter Dien-Kautschuk, vorzugsweise Styrol-Isopren-Styrol-Blockcopolymer (SIS), unvernetztes EPDM oder Isopren-Kautschuk (IR) ist. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung gehen davon aus, dass die Doppelbindungen dieses doppelbindungshaltigen Polymers den Vorteil haben, dass sie mit überschüssigen, nicht abreagierten Schwefelatomen von Schwefel oder schwefelhaltigen Verbindungen aus dem Vernetzungssystem des Gummis reagieren können und somit die Haftung verbessern.
• Ist das doppelbindungshaltige Polymer ein unhydriertes SBC, so ist es bevorzugt, dass es einen Molanteil an Doppelbindungen im Bereich von 35 bis 70 Mol-%, stärker bevorzugt 40 bis 65 Mol-% aufweist, bezogen auf die Molanzahl an allen für die Polymerisierung verwendeten Monomereinheiten des unhydrierten SBCs.
• Ist das doppelbindungshaltige Polymer ein schwefelvernetzbarer, unvernetzter Dien-Kautschuk, wie bspw. EPDM, so ist es bevorzugt, dass dieser einen Molanteil an Doppelbindungen im Bereich von 5 bis 40 Mol-%, stärker bevorzugt 7 bis 20 Mol-% aufweist, bezogen auf die Molanzahl an allen für die Polymerisierung verwendeten Monomereinheiten des unvernetzten Dien-Kautschuks, vorzugsweise EPDMs.
• Ist der schwefelvernetzbare, unvernetzte Dien-Kautschuk jedoch zu 100 Mol-% aus Dien-Monomeren aufgebaut, wie beispielsweise Isopren-Kautschuk, der idealerweise ausschließlich Isopren als Dien-Monomer enthält, so beträgt der Molanteil an Doppelbindungen 100 Mol-%.
• Das doppelbindungshaltige Polymer wird bevorzugt unvernetzt im erfindungsgemäß verwendbaren TPE eingesetzt.
• In einer Ausführungsform kann das nicht-elastomere Polyolefin vorzugsweise einen Schmelzpunkt von 120°C oder mehr aufweisen. Weiterhin ist das nicht-elastomere Polyolefin vorzugsweise eines, das einen Schmelzindex (190°C/2,16 kg) im Bereich von 20 g/10 min bis 160 g/10 min aufweist. Beispiele für und bevorzugte Ausführungsformen von nicht-elastomeren Polyolefinen sind weiter unten beschrieben.
• In einer Ausführungsform kann das erfindungsgemäß verwendbare TPE ein Phenolharz aufweisen. Die Anwesenheit eines Phenolharzes kann die Haftungseigenschaften des erfindungsgemäßen TPE zu Gummi weiter erhöhen. Es wird davon ausgegangen, dass der Grund hierfür in der Reaktion des Phenolharzes mit verbliebenen, nicht abreagierten Doppelbindungen des Gummis einerseits und mit Doppelbindungen im doppelbindungshaltigen Polymer des erfindungsgemäß verwendbaren TPE andererseits liegt. Bevorzugt weist das Phenolharz hierzu mindestens zwei Einheiten auf, die mit Doppelbindungen reagieren können. Das Phenolharz ist vorzugsweise ein Phenolharz auf Basis von Octylphenol. Erfindungsgemäß verwendbare Phenolharze und deren bevorzugte Ausführungsformen sind ebenso weiter unten beschrieben.
• Das erfindungsgemäß verwendbare TPE kann weiterhin einen Weichmacher enthalten. Erfindungsgemäß verwendbare Weichmacher sind ebenso weiter unten aufgeführt.
• Weiterhin kann das erfindungsgemäß verwendbare TPE auch einen Vernetzungshilfsstoff aufweisen, der dazu dient, die Reaktion zwischen den Doppelbindungen des doppelbindungshaltigen Polymers und dem überschüssigen Schwefel oder schwefelhaltigen Verbindung des Gummis zu beschleunigen bzw. zu katalysieren.
• Das erfindungsgemäß verwendbare TPE kann auch eine oder mehrere der folgenden Additive enthalten: Stabilisatoren, Hilfsstoffe sowie Farbstoffe. Das erfindungsgemäße TPE kann auch Füllstoffe enthalten. Beispiele für Additive und Füllstoffe sind ebenso weiter unter genannt.
• In einer Ausführungsform kann das erfindungsgemäß verwendbare TPE auch Zusätze enthalten, die ein Aufheizen und Schmelzen des TPE durch Mikrowellen, Induktion oder IR-Strahlung ermöglichen.
• Das erfindungsgemäß verwendbare TPE zeichnet sich durch eine verbesserte Haftung gegenüber Gummi aus. Dabei besteht der Gummi vorzugsweise aus vernetzten Dien-Kautschukmischungen, die mittels Schwefel oder schwefelhaltigen Verbindungen vernetzbar sind.
• Die erfindungsgemäß verwendbaren TPE können hergestellt werden, indem eine Mischung aus einem Ethylen-α-Olefin Blockcopolymer, einem doppelbindungshaltigen Polymer mit einem Molanteil an Doppelbindungen im Bereich von 5 bis 100 Mol-%, bezogen auf die Molanzahl an allen für die Polymerisierung verwendeten Monomereinheiten des doppelbindungshaltigen Polymers, und einem nicht-elastomeren Polyolefin bei einer Temperatur oberhalb des Schmelz- und/oder Erweichungspunktes des nicht-elastomeren Polyolefins miteinander vermengt werden. Durch die Vermengung oberhalb des Schmelz- beziehungsweise Erweichungspunktes des Thermoplasts kann es in dem TPE zu einer Teilvernetzung durch Reaktion von Doppelbindungen des doppelbindungshaltigen Polymers kommen. Es wurde allerdings von den Erfindern der vorliegenden Erfindung festgestellt, dass die Reaktion der Doppelbindungen untereinander in dem erfindungsgemäß verwendbaren TPE nur unvollständig ist, so dass noch ausreichend Doppelbindungen des doppelbindungshaltigen Polymers, beispielsweise zur Reaktion mit dem Gummi, vorliegen.
• Im Folgenden wird die Herstellung eines erfindungsgemäß verwendbaren TPE genauer beschrieben:
• Das TPE kann durch Vermengen/Mischen der unten genannten Komponenten A, B, C, D, E, F, G und H - soweit sie in dem TPE vorliegen - hergestellt werden. Die Mischung kann dabei unter Verwendung von in der Kautschuktechnologie und Kunststofftechnologie bekannten Mischsystemen wie Knetern, Innenmischern, z. B. Innenmischern mit ineinander greifender oder tangierender Rotorgeometrie, sowie auch in kontinuierlich mischenden Anlagen wie Mischextrudern, z. B. Mischextrudern mit 2 bis 4 und mehr Wellenschnecken (z.B. Doppelschneckenextrudern), erfolgen.
• Bei der Durchführung des Herstellungsverfahrens ist es wichtig, darauf zu achten, dass die Mischungstemperatur hoch genug ist, dass die Komponente C (nicht-elastomeres Polyolefin) in den plastischen Zustand überführt werden kann, jedoch dabei nicht geschädigt wird. Dies wird gewährleistet, wenn eine Temperatur oberhalb der Schmelz- oder Erweichungstemperatur der Komponente C gewählt wird. Besonders bevorzugt wird das Mischen der Komponenten - soweit sie in dem TPE vorliegen - bei einer Temperatur im Bereich von 140°C bis 220°C, bevorzugt 160°C bis 220°C vorgenommen. Der Zeitraum für das Vermengen/Mischen bei den angegebenen Temperaturen liegt im Bereich von 0,5 min bis 4 min. Anschließend wird die Zusammensetzung auf Raumtemperatur abgekühlt.
• Vorzugsweise werden in dem Verfahren zur Herstellung des TPE vor dem Vermengen die Komponenten A, B, C, D, E, F, G und H - sofern in dem TPE enthalten - gemeinsam vorgelegt und bei Temperaturen oberhalb der Schmelz- oder Erweichungstemperaturen der Komponente C innig vermischt. Besonders bevorzugt ist für die Herstellung eine kontinuierliche Mischanlage, wie bspw. ein Extruder oder ein Doppelschneckenextruder. Durch die genannte Verfahrensführung wird erreicht, dass die Zusammensetzung nach dem Abschluss der Herstellung eine möglichst feine und gleichmäßige Verteilung der eingesetzten Komponenten erfährt.
• Die erfindungsgemäß verwendbaren TPE weisen sehr gute Eigenschaften auf, insbesondere sehr gute UV-Beständigkeit, niedrige Friktion bei gleichzeitig sehr guten elastischen Eigenschaften (Druckverformungsrest, Bruchdehnung und Zugfestigkeit). Ferner weisen die erfindungsgemäßen TPE keine Tendenz zum Ausölen von Weichmachern auf. Zudem weisen sie eine hervorragende Haftung zu Gummi, insbesondere schwefelvernetztem Gummi, auf, und fließen bei Erhöhung auf Schmelztemperatur scherungsfrei. Zudem tragen die genannten TPE zu den elastischen Eigenschaften des resultierenden Flächenbelags bei bzw. wirken diesen nicht entgegen. Im Gegensatz zu bisher verwendeten Klebstoffen, wie Polyurethanen, weisen die erfindungsgemäß verwendbaren TPE ein niedriges bis kein gesundheitsschädliches Potential auf.
• Die zuvor genannten und in dem TPE eingesetzten Komponenten werden im Weiteren durch folgende Buchstaben abgekürzt und sind im Folgenden genauer beschrieben:
1. A: Ethylen-α-Olefin Blockcopolymer
2. B: Doppelbindungshaltiges Polymer mit einem Molanteil an Doppelbindungen im Bereich von 5 bis 100 Mol-%
3. C: Nicht-elastomeres Polyolefin
4. D: Phenolharz
5. E: Vernetzungshilfsstoff
6. F: Weichmacher
7. G: Stabilisatoren, Hilfsstoffe und Farbstoffe (Additive)
8. H: Füllstoff
• Komponente A: Ethylen-α-Olefin Blockcopolymer
• Unter einem Ethylen-α-Olefin Blockcopolymer wird erfindungsgemäß ein Multiblock-Copolymer verstanden, das durch Polymerisation von wenigstens zwei verschiedenen Typen von Monomeren hergestellt wird. Bei den wenigstens zwei verschiedenen Typen von Monomeren handelt es sich um das Ethylen-Monomer und α-Olefin-Monomere (im Folgenden in Bezug auf das Polymer als "Wiederholungseinheiten" bezeichnet). Dabei können ein oder mehrere verschiedene α-Olefin-Monomere eingesetzt werden.
• Unter einem Multiblock-Copolymer wird ein Polymer verstanden, das zwei oder mehr chemisch unterschiedliche Bereiche oder Segmente (auch als "Blöcke" bezeichnet) aufweist, die vorzugsweise in linearer Weise miteinander verbunden sind, d.h. ein Polymer, das chemisch unterschiedliche Blöcke aufweist, die Ende-zu-Ende verbunden sind. In einer bevorzugten Ausführungsform unterscheiden sich die Blöcke hinsichtlich der Menge oder des Typs des darin verwendeten Comonomers (das von Ethylen unterschiedliche Comonomer), der Dichte des kristallinen Anteils, der Kristallgröße, dem Typ oder Grad an Taktizität (isotaktisch oder syndiotaktisch), dem Verzweigtheitsgrad, der Homogenität und anderen chemischen oder physikalischen Eigenschaften. Das Multiblock-Copolymer kann sich gemäß der folgenden Formel zusammensetzen: $${\left(\text{AB}\right)}_n$$

  

  wobei n wenigstens 1, vorzugsweise eine ganze Zahl größer als 1, bspw. 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 oder höher ist. „A" stellt ein hartes Segment und B ein weiches Segment des Polymers dar. Die Segmente A und B sind vorzugsweise in linearer Weise miteinander verknüpft. Die Segmente A und B sind weiter unten genauer beschrieben. Die Segmente A und B sind vorzugsweise statistisch entlang der Polymerkette verteilt. In anderen Worten hat das Multiblock-Copolymer gewöhnlich nicht die Struktur AAA-AA-BBB-BB. Die Multiblock-Copolymere weisen vorzugsweise keinen dritten Typ eines Blockes neben den Segmenten A und B auf. Jedes der Segmente A und B weist vorzugsweise statistisch verteilte Wiederholungseinheiten auf.
• Das Ethylen-α-Olefin Blockcopolymer weist vorzugsweise Ethylen in einer Mehrzahl auf, d.h. der Ethylen-Gehalt, bezogen auf die gesamten Wiederholungseinheiten des Polymers, beträgt wenigstens 50 Mol-%, stärker bevorzugt wenigstens 60 Mol-%, noch stärker bevorzugt wenigstens 70 Mol-% und am stärksten bevorzugt wenigstens 80 Mol-%. Der Anteil an α-Olefin, bezogen auf die gesamten Wiederholungseinheiten des Polymers, liegt vorzugsweise im Bereich von 10 Mol-% bis 20 Mol-%, stärker bevorzugt 15 Mol-% bis 20 Mol-%. Der Gehalt an verschiedenen Wiederholungseinheiten kann mittels magnetischer Kernresonanz (NMR) gemessen werden.
• Unter einem "harten" Segment A versteht man Blöcke polymerisierter Wiederholungseinheiten, in denen Ethylen in einer Menge von größer als 95 Gew.-%, stärker bevorzugt größer als 98 Gew.-% vorhanden ist, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymers. In anderen Worten ist der Comonomer-Gehalt (das von Ethylen unterschiedliche Comonomer) in den harten Segmenten weniger als 5 Gew.-%, stärker bevorzugt weniger als 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymers. In manchen Ausführungsformen, ist das harte Segment vollständig aus Ethylen gebildet.
• Unter einem "weichen" Segment B versteht man Blöcke polymerisierter Wiederholungseinheiten, in denen der Comonomer-Gehalt (Gehalt von Wiederholungseinheiten, die von Ethylen verschieden sind) größer als 5 Gew.-%, stärker bevorzugt größer als 8 Gew.-%, noch stärker bevorzugt größer als 10 Gew.-% und noch stärker bevorzugt größer als 15 Gew.-% ist, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymers. In manchen Ausführungsformen kann der Comonomer-Gehalt in dem weichen Segment größer als 20 Gew.-%, stärker bevorzugt größer als 25 Gew.-%, noch stärker bevorzugt größer als 30 Gew.-%, noch stärker bevorzugt größer als 35 Gew.-%, noch stärker bevorzugt größer als 40 Gew.-%, noch stärker bevorzugt größer als 45 Gew.-%, noch stärker bevorzugt größer als 50 Gew.-% und am stärksten bevorzugt größer als 60 Gew.-% sein.
• Die weichen Segmente B sind in dem Multiblock-Copolymer vorzugsweise in einem Anteil von 1 Gew.-% bis 99 Gew.-%, von 5 Gew.-% bis 95 Gew.-%, von 10 Gew.-% bis 90 Gew.-%, von 15 Gew.-% bis 85 Gew.-%, von 20 Gew.-% bis 80 Gew.-%, von 25 Gew.-% bis 75 Gew.-%, von 30 Gew.-% bis 70 Gew.-%, von 35 Gew.-% bis 65 Gew.-%, von 40 Gew.-% bis 60 Gew.-%, von 45 Gew.-% bis 55 Gew.-%, vorhanden, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymers. Umgekehrt können die harten Segmente A in den gleichen Bereich vorhanden sein. Die Gewichtsanteile an weichen und harten Segmenten können auf Basis von Daten errechnet werden, die aus der Differentialkaloriemetrie (DSC) oder magnetischer Kernresonanz (NMR) erhalten werden.
• Die erfindungsgemäß verwendbaren Ethylen-α-Olefin Blockcopolymere und deren Verfahren zur Herstellung sind auch in der WO 2006/101966 A1 beschrieben.
• Weiterhin weisen die Ethylen-α-Olefin Blockcopolymere eine Dichte im Bereich von 0,86 g/cm³ bis 0,91 g/cm³. Die Molekulargewichtsverteilung M_w/M_n liegt bei den Ethylen-α-Olefin Blockcopolymeren vorzugsweise in einem Bereich von 1,5 bis 8,0, stärker bevorzugt in einem Bereich von 1,7 bis 3,5. Das gewichtsmittlere Molekulargewicht M_w der Ethylen-α-Olefin Blockcopolymere liegt vorzugsweise in einem Bereich von 10.000 bis 2.500.000, stärker bevorzugt von 20.000 bis 500.000 und am stärksten bevorzugt von 20.000 bis 350.000. Die Bestimmung des gewichtsmittleren Molekulargewichts M_w und der Molekulargewichtsverteilung M_w/M_n erfolgt vorzugsweise mittels Gelpermeations-Chromatografie (GPC).
• Die erfindungsgemäß verwendeten Ethylen-α-Olefin Blockcopolymere sind vorzugsweise Polymere, die Ethylen und wenigstens ein C₃-C₂₀ α-Olefin umfassen.
• Die zur Herstellung des erfindungsgemäß verwendeten Ethylen-α-Olefin Blockcopolymers eingesetzten α-Olefine sind vorzugsweise einfach ungesättigte Verbindungen, wie einfach ungesättigte C₃-C₂₀ aliphatische Verbindungen, oder aromatische Verbindungen, die einen einfach ungesättigten Rest, wie eine Vinyl-Einheit, aufweisen. Die einfach ungesättigten C₃-C₂₀ aliphatischen Verbindungen können geradkettige, verzweigte oder zyklische Verbindungen sein. Beispiele für einfach ungesättigte Verbindungen oder aromatische Verbindungen, die einen einfach ungesättigten Rest aufweisen, sind die Folgenden:
• Propylen, Isobutylen, 1-Buten, 1-Penten, 1-Hexen, 1-Hepten, 1-Octen, 1-Nonen, 1-Decen, 1-Dodecen, 1-Tetradecen, 1-Hexadecen, 1-Octadecen, 1-Eicosen, 3-Methyl-1-Buten, 3-Methyl-1-Penten, 4-Methyl-1-Penten, 4,6-Dimethyl-1-Hepten, Vinylcyclohexan, Ethylidennorbornen, Cyclobuten, Cyclopenten, Cyclohexen, Cycloocten, Styrol, o-Methylstyrol, p-Methylstyrol, t-Butylstyrol, und dergleichen. Besonders bevorzugt sind als α-Olefine Propylen, 1-Buten, 1-Penten, 1-Hexen, 1-Octen oder eine Kombination davon, wobei 1-Buten und 1-Octen besonders bevorzugt sind.
• In einer Ausführungsform ist es bevorzugt, dass Ethylen-α-Olefin Blockcopolymere verwendet werden, die im Wesentlichen frei von olefinisch ungesättigten Doppelbindungen sind. Hierbei ist der Molanteil an olefinisch ungesättigten Doppelbindungen vorzugsweise kleiner als 0,5 Mol-%, stärker bevorzugt kleiner als 0,1 Mol-% und insbesondere bevorzugt kleiner als 0,01 Mol-%, bezogen auf die Molanzahl an allen für die Polymerisierung verwendeten Monomereinheiten des Ethylen-α-Olefin Blockcopolymers. Noch stärker bevorzugt enthält das Ethylen-α-Olefin Blockcopolymer keine olefinisch ungesättigten Doppelbindungen.
• Am meisten bevorzugt setzt sich das Ethylen-α-Olefin Blockcopolymer nur aus Wiederholungseinheiten zusammen, die von der Polymerisation von Ethylen und einfach ungesättigten α-Olefinen stammen.
• Zuvor beschriebene Ethylen-α-Olefin Blockcopolymere sind beispielsweise unter dem Markennamen INFUSE™ von The Dow Chemical Company erhältlich.
• Komponente B: Doppelbindungshaltiges Polymer mit einem Molanteil an Doppelbindungen im Bereich von 5 bis 100 Mol-%
• Das doppelbindungshaltige Polymer kann Doppelbindungen in der Hauptkette oder in der Seitenkette aufweisen. Das doppelbindungshaltige Polymer kann ein unhydriertes Styrol-Blockcopolymer (SBC), ein schwefelvernetzbarer, unvernetzter Dien-Kautschuk oder ein doppelbindungshaltiges Ethylen-α-Olefin Blockcopolymer sein.
• Dabei ist es bevorzugt, dass das SBC neben mindestens einem Polystyrol-Block mindestens einen Polyolefin-Block aufweist, wobei der Polyolefin-Block aus beispielsweise Butadien oder Isopren aufgebaut sein kann. Bei der Polymerisierung des Diens wird eine der beiden Doppelbindungen für die Polymerisierung verwendet, die andere der beiden Doppelbindungen verbleibt nach der Polymerisierung im Polymer. Vorzugsweise ist das unhydrierte SBC ein lineares Triblock-Copolymer.
• Beispiele hierfür sind SBS (Polystyrol-block-polybutadienblock-polystyrol), SIS (Polystyrol-block-polyisopren-blockpolystyrol) und SIBS (Polystyrol-block-poly(isopren-cobutadien)-block-polystyrol), wobei diese erfindungsgemäß auch bevorzugt sind. Ganz besonders bevorzugt ist das doppelbindungshaltige Polymer ein SIS. Kommerziell erhältliches SBS ist beispielsweise Kraton® D (Kraton), SIS ist beispielsweise von der Fa. Kuraray als Hybrar® erhältlich.
• Unter die als doppelbindungshaltiges Polymer zu verstehenden Dien-Kautschuke fallen sowohl Homopolymere aus Dienen, als auch statistische Copolymere aus mindestens zwei Dienen, sowie statistische Copolymere aus unterschiedlichen olefinischen Monomeren, beispielsweise ein oder mehreren Monoolefinen mit ein oder mehreren Dienen. In der Literatur findet sich für die statistischen Kautschuk-Copolymere von ein oder mehreren Monoolefinen mit ein oder mehreren Dienen auch der Begriff Olefin-Dien-Kautschuke. In dieser Erfindung wird die Unterscheidung zwischen Homopolymeren aus Dienen, statistischen Copolymeren aus Dienen und statistischen Copolymeren aus Olefinen und Dienen nicht gemacht. Alle vorstehenden Varianten werden als Dien-Kautschuke benannt.
• Bevorzugte doppelbindungshaltige Dien-Kautschuke sind solche, die schwefelvernetzbar sind. Ferner ist bevorzugt, dass die Dien-Kautschuke in dem erfindungsgemäß verwendbaren TPE unvernetzt vorliegen.
• Bevorzugt als Dien-Kautschuke sind Copolymere aus ein oder mehreren Olefinen und einem Dien. Als Olefine kommen hier vorzugsweise Ethylen, Propylen oder Butylen zum Einsatz, wobei Ethylen und Propylen bevorzugt sind. Als Diene kommen vorzugsweise nicht konjugierte Diene zum Einsatz, so dass das hergestellte Polymer in der Seitenkette eine Doppelbindung aufweist. Als Dien-Komponente werden Dicyclopentadien (DCP), 1,4-Hexadien oder Ethylidennorbornen (ENB, IUPAC: 5-Ethyliden-2-norbornen) eingesetzt. Die Diene unterscheiden sich bezüglich der Vernetzungsgeschwindigkeit. DCP enthaltende EPDM haben die niedrigste, ENB enthaltende EPDM die höchste Reaktivität. Der Dien-Kautschuk kommt erfindungsgemäß bevorzugt unvernetzt zum Einsatz. Ein besonders prominenter Vertreter ist der unvernetzte Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM). Unvernetztes EPDM ist ein terpolymerer, synthetischer Kautschuk. EPDM gehört zu den statistischen Copolymeren mit gesättigtem Polymerhauptgerüst. Die Herstellung erfolgt vorzugsweise mit Metallocen oder Ziegler-Natta-Katalysatoren auf Basis von Vanadium-Verbindungen und Aluminium-Alkyl-Chloriden. Als Diene werden die zuvor genannten Diene eingesetzt. Diese Art der statistischen Dien-Kautschuke ist mit Schwefel, phenolisch oder peroxidisch vernetzbar, wobei sie erfindungsgemäß vorzugsweise unvernetzt oder nur teilvernetzt eingesetzt werden bzw. in dem erfindungsgemäß verwendbaren TPE vorliegen.
• Als weiterer bevorzugter Dien-Kautschuk ist ein Homopolymer, das aus einem Dien, vorzugsweise einem konjugierten Dien, polymerisiert wird, genannt. Ein besonders bevorzugtes Beispiel hierfür ist der Isopren-Kautschuk (IR), eine synthetisch produzierte Variante des Naturkautschuks. Sie unterscheidet sich von diesem in erster Linie durch die etwas geringere chemische Reinheit. Dies liegt daran, dass die zur Polymerisation eingesetzten Katalysatoren eine geringere Effektivität besitzen als die in der Natur vorkommenden Enzyme. Die Reinheit von Naturkautschuk liegt vorzugsweise bei mehr als 99,9%, wohingegen sie bei den synthetisch hergestellten IR - je nach eingesetztem Katalysator - nur etwa 92% bis 97% erreicht. Wie der Naturkautschuk ist auch IR peroxidisch, phenolisch oder mit Schwefel vernetzbar. Der Dien-Kautschuk auf Basis von Homopolymeren wird erfindungsgemäß vorzugsweise unvernetzt oder teilvernetzt eingesetzt, bzw. liegt in dem TPE unvernetzt oder teilvernetzt vor.
• Als doppelbindungshaltiges Ethylen-α-Olefin Blockcopolymer können zur weiter oben beschriebenen Komponente A ähnliche Ethylen-α-Olefin Blockcopolymere eingesetzt werden, die zusätzlich zu dem Ethylen und dem α-Olefin noch ein Dien aufweisen. Hier ist das Dien vorzugsweise nur über eine der beiden Doppelbindungen in die Polymerkette eingebaut, d.h. die andere Doppelbindung liegt im resultierenden Polymer noch vor. Darüber hinaus können als Ethylen-α-Olefin Blockcopolymere auch solche eingesetzt werden, bei denen zu deren Herstellung als α-Olefin keine einfach ungesättigten α-Olefine, sondern nur Diene verwendet werden.
• Beispiele für hier einsetzbare Diene sind die Folgenden:
• 1,3-Butadien, 1,3-Pentadien, 1,4-Hexadien, 1,5-Hexadien, 1,6-Octadien, 1,7-Octadien, 1,9-Decadien, 5-Methyl- 1,4-Hexadien, 3,7-Dimethyl-1,6-Octadien, 3,7-Dimethyl-1,7-Octadien, Isomerengemische von Dihydromyricen und Dihydroocinen, monocylische aliphatische Diene, wie 1,3-Cyclopentadien, 1,4-Cyclohexadien, 1,5-Cyclooctadien und 1,5-Cyclododecadien, mehrcyclische aliphatische Diene, wie Tetrahydroinden, Methyltetrahydroinden, Dicyclopentadien, Bicyclo-(2,2,1)-hepta-2,5-dien, Alkenyl-, Alkyliden-, Cycloalkenyl- und Cycloalkyliden-Norbornen, wie 5-Methylen-2-Norbornen (MNB), 5-Propenyl-2-Norbornen, 5-Isopropyliden-2-Norbornen, 5-(4-Cyclopentenyl)-2-Norbornen, 5-Cyclohexyliden-2-Norbornen, 5-Vinyl-2-Norbornen und Norbornadien, wobei 5-Ethyliden-2-Norbornen (ENB) und 1,4-Hexadien (HD) besonders bevorzugt sind.
• In einer Ausführungsform ist es bevorzugt, dass Ethylen-α-Olefin Blockcopolymere verwendet werden, die aus Ethylen, C₃-C₂₀ α-Olefin und einem oder mehreren Dienen copolymerisiert werden. Hierbei sind als α-Olefine die folgenden bevorzugt: Propylen, Isobutylen, 1-Buten, 1-Penten, 1-Hexen, 4-Methyl-1-Penten und 1-Octen, wobei Propylen und 1-Octen besonders bevorzugt sind. Hier bevorzugt Diene sind: 1,4-Pentadien, 1,4-Hexadien, 5-Ethyliden-2-Norbornen, Dicyclopentadien, Cyclohexadien, und 5-Butyliden-2-Norbornen, wobei 5-Ethyliden-2-norbornen besonders bevorzugt ist. Der Ethylen-Gehalt liegt vorzugsweise im Bereich von 20 Gew.-% bis 90 Gew.-% und stärker bevorzugt im Bereich von 60 Gew.-% bis 90 Gew.-%. Der Dien-Gehalt liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-%. Und der α-Olefin-Gehalt liegt vorzugsweise im Bereich von 10 Gew.-% bis 80 Gew.-% und stärker bevorzugt im Bereich von 10 Gew.-% bis 40 Gew.-%. Die Gehalte sind jeweils auf das Gesamtgewicht des Polymers bezogen.
• Das doppelbindungshaltige Polymer wird vorzugsweise in einer Menge eingesetzt, dass das Gewichtsverhältnis von Ethylen-α-Olefin Blockcopolymer (Komponente A)zu dem doppelbindungshaltigen Polymer (Komponente B) in dem erfindungsgemäß verwendbaren TPE im Bereich von 10:1 bis 2:1, stärker bevorzugt im Bereich von 7:1 bis 4:1 liegt.
• Komponente C: Nicht-elastomeres Polyolefin
• Das in der vorliegenden Erfindung eingesetzte nicht-elastomere Polyolefin kann Jegliches sein, das sich zur Herstellung von TPE eignet. In anderen Worten handelt es sich bei dem nicht-elastomeren Polyolefin vorzugsweise um einen Thermoplast.
• Nicht-elastomere Polyolefine sind beispielsweise Copolymere aus Polyethylen, wie HDPE (high density polyethylene), MDPE (medium density polyethylene), LDPE (low density polyethylene), LLDPE (linear low density polyethylene), VLDPE (very low density polyethylene); ein Homopolymer aus Polyethylen oder Propylen; ein statistisches Copolymer aus Propylen und Ethylen; und Kombinationen derselben. Besonders bevorzugt ist das nicht-elastomere Polyolefin ein Polyethylen. Kommerziell erhältliche Polyethylene sind beispielsweise PE ExxonMobil LD655 von ExxonMobil oder PE Queo 0230 von Borealis AG.
• Für die Erfindung geeignete Polyolefine sind vor allem diejenigen, die sich für die Verarbeitung im Spritzguss eignen.
• Geeignete Polyolefine sind solche mit guten Fließeigenschaften und Steifigkeit.
• Das nicht-elastomere Polyolefin kann eine Bruchdehnung gemäß ISO 527-1, -2 im Bereich von 1% bis 500%, vorzugsweise im Bereich von 10% bis 300%, stärker bevorzugt >50% aufweisen. Weiterhin weist es vorzugsweise eine Shore-Härte (Shore D, 15 s) im Bereich von 30 bis 50 auf. Weiterhin ist das nicht-elastomere Polyolefin vorzugsweise eines, das einen Schmelzindex (190°C/2,16 kg) im Bereich von 20 g/10 min bis 160 g/10 min aufweist.
• Das nicht-elastomere Polyolefin wird vorzugsweise in einer Menge eingesetzt, dass das Gewichtsverhältnis von Ethylen-α-Olefin Blockcopolymer (Komponente A) zu dem nicht-elastomeren Polyolefin (Komponente C) in dem erfindungsgemäß verwendbaren TPE im Bereich von 3:1 bis 0,5:1, stärker bevorzugt im Bereich von 2:1 bis 1:1 liegt.
• Komponente D: Phenolharz
• Phenolharze kommen dann zum Einsatz, wenn das erfindungsgemäß verwendbare TPE zusätzlich zu den Verbindungen zwischen dem überschüssigen Schwefel oder schwefelhaltigen Verbindungen des Vernetzungssystems des Gummis noch weitere Bindungen zwischen dem Gummi aufbauen soll. Hierbei können die Phenolharze mit Doppelbindungen des Gummis und Doppelbindungen des doppelbindungshaltigen Polymers des erfindungsgemäß verwendbaren TPE reagieren. Erfindungsgemäß verwendbare Phenolharze sind vorzugsweise solche, die unter Wasserabspaltung an mindestens zwei Stellen des Phenolharzes mit zwei verschiedenen Doppelbindungen eine Bindung eingehen können. Es können auch bromierte oder chlorierte Phenolharze eingesetzt werden. Im letzteren Fall kommt es dann nicht zur Wasserabspaltung, sondern zur Abspaltung von Chlor- oder Bromwasserstoff. Vorzugsweise kommen erfindungsgemäß Phenolharze mit ausreichend hoher Reaktivität bei Mischtemperaturen von mindestens 180°C zum Einsatz.
• Zur Beschleunigung der Reaktion von Phenolharzen mit Doppelbindungen kommen dem Fachmann bekannte Vernetzungshilfsstoffe, z. B. anorganische Verbindungen zum Einsatz, wie sie untenstehend beschrieben sind.
• Zur Vernetzung geeignete Phenolharze sind dem Fachmann bekannt, und werden üblicherweise durch Umsetzung von Phenol mit Aldehyden erhalten (Phenol-Formaldehydharz). Hierfür geeignete Phenolharze sind zum Beispiel die Umsetzungsprodukte von Octylphenol mit Formaldehyd, z.B. ist SP-1045 H (SP-1045, HRJ-10518 H von Schenectady International Inc.) geeignet, das ein Octylphenol-Formaldehydharz ist, das Methylolgruppen enthält, oder im Falle von bromierten Phenolharzen bromierte Octylphenolharze, beispielsweise solche mit den Handelsnamen SP-1055 oder SP-1056. Geeignete Cl-haltige Lewis-Säuren sind dem Fachmann bekannt. Bevorzugt wird SnCl₂ oder Chloropren-Kautschuk eingesetzt.
• Das mindestens eine Phenolharz wird vorzugsweise - sofern vorhanden - in einer Menge eingesetzt, dass das Gewichtsverhältnis von Ethylen-α-Olefin Blockcopolymer (Komponente A) zu dem Phenolharz (Komponente D) in dem erfindungsgemäß verwendbaren TPE im Bereich von 12:1 bis 5:1, stärker bevorzugt im Bereich von 10:1 bis 7:1 liegt.
• Komponente E: Vernetzungshilfsstoff
• Zur Beschleunigung und Katalyse der Bildung von Bindungen zwischen dem erfindungsgemäß verwendbaren TPE und dem Gummi können Vernetzungshilfsstoffe eingesetzt werden. Bevorzugt werden hier anorganische Säuren, wie beispielsweise SnCl₂ und/oder ZnO eingesetzt. Es können aber auch halogenhaltige Elastomere, wie bspw. Chloropren-Kautschuk, eingesetzt werden. Besonders bevorzugt wird ZnO eingesetzt, da dieses zudem als Katalysator wirkt.
• Der Vernetzungshilfsstoff wird vorzugsweise - sofern vorhanden - in einer Menge eingesetzt, dass das Gewichtsverhältnis von Ethylen-α-Olefin Blockcopolymer (Komponente A) zu dem Vernetzungshilfsstoff (Komponente E) in dem erfindungsgemäß verwendbaren TPE im Bereich von 40:1 bis 10:1, stärker bevorzugt im Bereich von 30:1 bis 15:1 liegt.
• Komponente F: Weichmacher
• Geeignete Weichmacher sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Erfindungsgemäß geeignete Weichmacher sind technische oder medizinische Mineral- oder Weißöle, native Öle, wie beispielsweise Soja- oder Rapsöl.
• Als geeignete Weichmacher können auch Mischungen der beschriebenen Substanzklassen eingesetzt werden.
• Ein Beispiel eines kommerziell erwerblichen Weichmachers ist Shell Catenex T 145 S der Fa. Shell.
• Der Weichmacher wird vorzugsweise - sofern vorhanden - in einer Menge eingesetzt, dass das Gewichtsverhältnis von Ethylen-α-Olefin Blockcopolymer (Komponente A) zu dem Weichmacher (Komponente F) in dem erfindungsgemäß verwendbaren TPE im Bereich von 2,5:1 bis 0,5:1, stärker bevorzugt im Bereich von 2:1 bis 1:1 und noch stärker bevorzugt im Bereich von 1,6:1 bis 1,2:1 liegt.
• Komponente G: Stabilisatoren, Hilfsstoffe und Farbstoffe (Additive)
• Geeignete Additive sind z.B. Verarbeitungshilfsstoffe, Metallseifen, Fettsäuren und Fettsäurederivate, Faktis ([Kunstwort]: kautschukähnlicher Stoff, der z.B. durch Einwirken von Schwefel oder Schwefelchlorid auf trocknende Öle gewonnen wird; dient zum Strecken von Kautschuk), Alterungs-, UV- oder Ozonschutzmittel wie Ozonschutzwachse, Antioxidantien, z.B. Polycarbodiimide (z.B. Rhenogran®, PCD-50), substituierte Phenole, substituierte Bisphenole, Dihydrochinoline, Diphenylamine, Phenylnaphthylamine, Paraphenylendiamine, Benzimidazole, Paraffinwachse, mikrokristalline Wachse, Pigmente, Farbstoffe wie Titandioxid, Litophone, Zinkoxid, Eisenoxid, Ultramarinblau, Chromoxid, Antimonsulfit; Stabilisatoren wie Wärmestabilisatoren, Stabilisatoren gegen Bewitterung; Oxidationsschutzmittel, z.B. p-Dicumyldiphenylamin (z.B. Naugard® 445), styrolisiertes Diphenylamin (z.B. Vulcanox® DDA), Zinksalz von Methylmercaptobenzimidazol (z.B. Vulcanox® ZMB2), polymerisiertes 1,2-Dihydro-2,2,4-trimethylchinolin (z.B. Vulcanox® HS), Thiodiethylen-bis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxy)hydrocinamat, Tiodiethylen-bis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat] (z.B. Irganox® 1035), Gleitmittel, Entformungsmittel, Antiflammmittel (Flammschutzmittel), Haftvermittler, Markierungsstoffe, Mineralien sowie Kristallisationsbeschleuniger und -verzögerer.
• Als Prozesshilfsstoffe und Stabilisatoren können die folgenden verwendet werden: Antistatika, Antischäummittel, Gleitmittel, Dispergiermittel, Trennmittel, Anti-Blocking-Agentien, Radikalfänger, Antioxidantien, Biozide, Fungizide, UV-Stabilisatoren, sonstige Lichtschutzmittel, Metalldesaktivatoren, des Weiteren auch Additive wie Schäumhilfen, Treibmittel, Flammschutzmittel, Rauchgasunterdrücker, Schlagzähmodifikatoren, Haftmittel, Anti-Fogging-Mittel, Farbstoffe, Farbpigmente, Farbmasterbatches, Viskositätsmodifikatoren und Mittel zum Alterungsschutz.
• Ferner kommen in einer speziellen Ausführungsform auch UV- oder IR-Vernetzungssysteme oder mikrowellenaktive Mittel als Additive zum Einsatz.
• Besonders bevorzugt werden als Hilfsstoffe UV-Stabilisatoren und Antioxidantien eingesetzt.
• Additive werden vorzugsweise - sofern vorhanden - in einer Menge eingesetzt, dass das Gewichtsverhältnis von Ethylen-α-Olefin Blockcopolymer (Komponente A) zu der Summe aller Additive (Komponente G) in dem erfindungsgemäß verwendbaren im Bereich von 60:1 bis 15:1, stärker bevorzugt im Bereich von 50:1 bis 20:1 liegt.
• Komponente H: Füllstoff
• Geeignete Füllstoffe sind z.B. Ruß, Kreide (Calciumcarbonat), Kaolin, Kieselerde, Talkum (Magnesiumsilicat), AluminiumoxidHydrat, Aluminiumsilicat, Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Calciumsilicat, Magnesiumsilicat, Bariumsulfat, Zinkcarbonat, calciniertes Kaolin (z.B. Polestar® 200 P), Calciumoxid, Magnesiumoxid, Titanoxid, Aluminiumoxid, Zinkoxid, silanisierte Kaoline, silanisiertes Silicat, beschichtete Kreide, behandelte Kaoline, pyrogene Kieselsäure, hydrophobierte pyrogene Kieselsäure (z.B. Aerosil® 972), synthetische amorphe Fällungskieselsäure (Silica), Industrieruß, Graphit, nanoskalige Füllstoffe wie Kohlenstoff-Nanofibrillen, Nanoteilchen in Plättchenform oder nanoskalige Siliciumdioxid-Hydrate und Mineralien. Besonders bevorzugt wird als Füllstoff ein Calciumcarbonat, bevorzugt der Fa. Bassermann Minerals (Omyacarb 5 Gu), eingesetzt.
• Der Füllstoff wird vorzugsweise in einer Menge eingesetzt, dass das Gewichtsverhältnis von Ethylen-α-Olefin Blockcopolymer (Komponente A) zu dem Füllstoff (Komponente I) in dem erfindungsgemäß verwendbaren TPE im Bereich von 3:1 bis 0,5:1, stärker bevorzugt im Bereich von 2:1 bis 1:1 liegt.
• Die vorliegende Anmeldung betrifft auch die folgenden Aspekte:
• Aspekt 1: Ein Verfahren zur Herstellung eines Flächenbelags, insbesondere eines Laufbahnbelags oder Fallschutzbelags, insbesondere eines Laufbahnbelags oder Fallschutzbelags für Sport-, Spiel- und Freizeitplätze, bei dem ein thermoplastisches Elastomer (TPE) oder ein TPE enthaltendes Material auf eine Fläche aufgebracht wird.
• Aspekt 2: Das Verfahren nach Aspekt 1, worin das TPE oder das TPE enthaltende Material auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des TPE erwärmt und auf eine Fläche aufgebracht wird.
• Aspekt 3: Das Verfahren nach Aspekt 2, worin die Temperatur in einem Bereich von 140°C bis 220°C liegt.
• Aspekt 4: Das Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 3, worin zur Herstellung des Flächenbelags zusätzlich ein Gummi enthaltendes Material verwendet wird.
• Aspekt 5: Das Verfahren nach Aspekt 4, worin das Gummi enthaltende Material in Form von Gummi enthaltenden Partikeln vorliegt.
• Aspekt 6: Das Verfahren nach Aspekt 5, worin das TPE zum Fixieren der Gummi enthaltenden Partikel verwendet wird.
• Aspekt 7: Das Verfahren nach Aspekt 5 oder 6, worin die den Gummi enthaltende Partikel mit dem TPE (teil)beschichtet sind und somit Kompositpartikel darstellen.
• Aspekt 8: Das Verfahren nach Aspekt 7, worin zur Herstellung des Flächenbelags die Kompositpartikel auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des TPE erwärmt und auf eine Fläche aufgebracht werden, oder umgekehrt.
• Aspekt 9: Das Verfahren nach Aspekt 5 oder 6, worin zur Herstellung des Flächenbelags die den Gummi enthaltenden Partikel und Partikel aus dem TPE verwendet werden.
• Aspekt 10: Das Verfahren nach Aspekt 9, worin die den Gummi enthaltenden Partikel und die das TPE enthaltenden Partikel als Zweikomponentenmischung vorgelegt werden.
• Aspekt 11: Das Verfahren nach Aspekt 10, worin die Zweikomponentenmischung auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des TPE erwärmt und anschließend auf eine Fläche aufgebracht wird.
• Aspekt 12: Das Verfahren nach einem der Aspekte 3 bis 11, worin die Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des TPE im Bereich von 160°C bis 220°C liegt.
• Aspekt 13: Das Verfahren nach Aspekt 9, worin in einem Schritt (a) aus den Partikeln des TPE eine Schmelze hergestellt, anschließend in einem Schritt (b) die Schmelze mit den den Gummi enthaltenden Partikeln zu einer Verlegemasse vermischt, und dann in einem Schritt (c) die Verlegemasse auf eine Fläche aufgebracht wird.
• Aspekt 14: Das Verfahren nach Aspekt 13, worin die Schritte (a) und (b) bei einer Temperatur im Bereich von 140°C bis 220°C, vorzugsweise 160°C bis 220°C, durchgeführt werden.
• Aspekt 15: Das Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 14, worin der Gummi der den Gummi enthaltenden Partikel ein Gummi auf Basis von vernetzten Dien-Kautschukmischungen, vernetztem Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), vernetztem Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), vernetztem Naturkautschuk (NR), vernetztem Butyl-Kautschuk (IIR) oder einer Mischung davon ist, oder wobei die Gummi enthaltenden Partikel aus recycliertem Gummi sind.
• Aspekt 16: Das Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 15, worin das TPE bei Erhöhung auf seine Schmelztemperatur ein scherungsfreies Fließverhalten aufweist.
• Aspekt 17: Das Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 16, worin das TPE ein Ethylen-α-Olefin Blockcopolymer, ein doppelbindungshaltiges Polymer mit einem Molanteil an Doppelbindungen im Bereich von 5 bis 100 Mol-%, bezogen auf die Molanzahl an allen für die Polymerisierung verwendeten Monomereinheiten des doppelbindungshaltigen Polymers, und ein nicht-elastomeres Polyolefin umfasst.
• Aspekt 18: Ein Flächenbelag, insbesondere Laufbahnbelag oder Fallschutzbelag, insbesondere Laufbahnbelag oder Fallschutzbelag für Sport-, Spiel- und Freizeitplätze, der ein thermoplastisches Elastomer aufweist, bzw. ein Flächenbelag, der nach einem Verfahren gemäß den Aspekten 1 bis 17 erhältlich ist.
• Die in der vorliegenden Anmeldung verwendeten Begriffe „umfassen", "enthalten" und "aufweisen" sollen auch in jedem Fall, in dem sie verwendet werden, den Begriff "bestehen aus" mitumfassen, so dass diese Ausführungsformen auch in dieser Anmeldung offenbart sind.
• Die vorliegende Erfindung soll nun durch die folgenden Ausführungsbeispiele genauer erläutert werden. Die folgenden Ausführungsbeispiele haben nur exemplarischen Charakter und dienen nicht dazu, die vorliegende Erfindung darauf zu beschränken.
• Beispiele:
• Bestimmungsmethoden und Definitionen:
  • Die Anzahl bzw. der Molanteil der Doppelbindungen des doppelbindungshaltigen Polymers wird hierin aus der Molzahl/Anzahl der für die Polymerisation eingesetzten Monomereinheiten und der nach der Polymerisation noch im Polymer verbliebenen Doppelbindungen abgeleitet bzw. berechnet.
• Die Bestimmung der Dichte erfolgt gemäß DIN EN ISO 1183-1.
• Die Bestimmung der Shore-Härte erfolgt gemäß DIN EN ISO 868 und DIN ISO 7619-1.
• Unter der Zugfestigkeit versteht man die maximale mechanische Zugspannung, die ein Werkstoff aushält, bevor er bricht/reißt. Sie wird im Zugversuch aus der maximal erreichten Zugkraft bezogen auf den ursprünglichen Querschnitt der (genormten) Probe errechnet und in N/mm² angegeben.
• Die Bruchdehnung ist ein Materialkennwert, der die bleibende Verlängerung des Bruches, bezogen auf die Anfangsmesslänge, angibt. Die Bruchdehnung ist bei der Werkstoffprüfung eine von vielen Kenngrößen und charakterisiert die Verformungsfähigkeit eines Werkstoffes. Sie ist die auf die Anfangsmesslänge L₀ einer Probe im Zugversuch bezogene bleibende Längenänderung ΔL nach erfolgtem Bruch. Diese Längenänderung wird in % angegeben.
• Der Druckverformungsrest ist ein Maß dafür, wie sich (thermoplastische) Elastomere bei lang andauernder, konstanter Druckverformung und anschließender Entspannung verhalten. Nach DIN ISO 815 wird der Druckverformungsrest (DVR, engl. compression set) bei konstanter Verformung gemessen. Dieser stellt den Verformungsanteil des Testmaterials dar. Viele Testverfahren für Elastomere, wie z.B. die Zugfestigkeit charakterisieren die Qualität und Beschaffenheit des Materials. Der DVR hingegen ist ein wichtiger Faktor, der vor Einsatz eines Materials für einen bestimmten Einsatzzweck beachtet werden muss. Besonders für den Einsatz von Dichtungen und Unterlegplatten aus Elastomeren ist die bleibende Verformung, der Druckverformungsrest (DVR) eine wichtige Kenngröße. Zur Bestimmung dieser Größe wird ein zylindrischer Prüfkörper um z.B. 25 % zusammengedrückt und bei bestimmter Temperatur eine gewisse Zeit so gelagert. Die Temperatur und das Medium (meist Luft, aber auch Öle und andere Gebrauchsflüssigkeiten) für den Druckverformungstest hängen von dem zu testenden Material, seinem geplanten Einsatzzweck und dem Versuchsaufbau ab (z.B. 24 h bei 70°C). 30 Minuten nach der Entlastung wird bei Raumtemperatur wieder die Höhe gemessen und daraus die bleibende Verformung ermittelt. Ein Druckverformungsrest von 0 % bedeutet, dass der Körper seine ursprüngliche Dicke wieder voll erreicht hat, ein DVR von 100 % sagt, dass der Körper während des Versuchs völlig verformt wurde und keine Rückstellung zeigt. Die Berechnung erfolgt nach folgender Formel: DVR (%) = (L₀- L₂) / (L₀- L₁) × 100 %, wobei: DVR = Druckverformungsrest in % L₀ = Höhe des Probekörpers vor der Prüfung L₁ = Höhe des Probekörpers während der Prüfung (Distanzstück) L₂ = Höhe des Probekörpers nach der Prüfung.
• Weiterhin wurden die Zugfestigkeit in N/mm², die Bruchdehnung in % und der Modul in MPa gemäß DIN ISO 53504/ISO 37 gemessen.
• Die Bestimmung der Weiterreißfähigkeit erfolgt in N/mm² gemäß DIN ISO 34.
• Der Abrieb der TPE wird gemessen, indem ein 6 mm hoher Zylinder mit 16 mm Durchmesser über 40 m Schmirgelpapier mit Körnung 60 mit einem Anpressdruck von 10 N gerieben wird.
• Die Haftung der TPE auf EPDM (hier EPDM 062.1040 der Fa. GE-ZOLAN AG) wird folgendermaßen bestimmt: Eine 2 mm dicke EPDM-Platte mit den Maßen 3 cm × 6 cm wird mit dem TPE an zwei Seiten umspritzt. Für die Bestimmung der absoluten Haftung (Einleger) wird die Kraft (in N) in einer Zugprüfmaschine gemessen, die benötigt wird, das EPDM von dem TPE entlang der Kante von 3 cm zu trennen. Für die Bestimmung der relativen Haftung (S2) werden sogenannte S2-Prüfstäbe herausgeschnitten und in eine Zugprüfmaschine eingespannt. Es wird die Kraft pro Fläche (N/mm²) bestimmt, die benötigt wird, um das EPDM von dem TPE zu trennen.
• Die Bestimmung des Schmelzindex erfolgt gemäß der ISO 1133.
• Ausführungsbeispiele:
• Tabelle 1 gibt die verwendeten Abkürzungen für die in den Beispielen eingesetzten Komponenten an: Tabelle 1:

  Komponente	Rohstoff
  A	Ethylen-α-Olefin Blockcopolymer
  B	Doppelbindungshaltiges Polymer mit einem Molanteil an Doppelbindungen im Bereich von 5 bis 100 Mol-% (kurz: DbhP)
  C	Nicht-elastomeres Polyolefin
  D	Phenolharz
  E	Vernetzungshilfsstoff
  F	Weichmacher
  G	Stabilisatoren, Hilfsstoffe und Farbstoffe (Additive)
  H	Füllstoff

• Beispiele 1 und 2: Herstellung eines erfindungsgemäß verwendbaren TPE, das bei Erhöhung auf seine Schmelztemperatur scherungsfreies Fließverhalten aufweist:
• Es werden gemäß dem oben genannten Herstellungsverfahren TPE mit den aus Tabellen 2 und 3 ersichtlichen Bestandteilen hergestellt. Das eingesetzte DbhP ist eines, das zu 30 Gew.-% aus Styrol und zu 70 Gew.-% aus Isopren-Einheiten polymerisiert wird, d.h. 78 mol-% Doppelbindungen aufweist. Das in Beispiel 1 eingesetzte nicht-elastomere Polyolefin weist einen Schmelzindex (190°C/2,16 kg) von 150 g/10 min auf. Das in Beispiel 2 eingesetzte nicht-elastomere Polyolefin weist einen Schmelzindex (190°C/2,16 kg) von 30 g/10 min auf. Für das Vermengen der eingesetzten Komponenten wird ein Doppelschneckenextruder verwendet. In Tabelle 4 sind die mechanischen Messwerte angegeben.
• Vergleichsbeispiel 1: Herstellung eines TPE mit SBC anstelle eines Ethylen-α-Olefin Blockcopolymers, das bei Erhöhung auf seine Schmelztemperatur nicht scherungsfrei fließt:
• Es wird gemäß dem oben genannten Herstellungsverfahren TPE mit aus den Tabellen 2 und 3 ersichtlichen Bestandteilen hergestellt. Das eingesetzte DbhP ist eines, das zu 30 Gew.-% aus Styrol und zu 70 Gew.-% aus Isopren-Einheiten polymerisiert wird, d.h. 78 mol-% Doppelbindungen aufweist.
Tabelle 2:

Zusammensetzungen
		Beispiel 1	Beispiel 2	Vergleichsbeispiel 1
Rohstoff	Komponente	[Gew.-Teile]	[Gew.-Teile]	[Gew.-Teile]
Ethylen-α-Olefin Blockcopolymer	A	85	85
SBC	I			85
DbhP	B	15	15	15
Nicht-elastomeres Polyolefin	C1	60
	C2		60
	C3			51
Phenolharz	D	10	10	10
Vernetzungshilfsstoff	E	4	4	4
Weichmacher	F	60	60	120
Stabilisatoren, Hilfsstoffe und Farb-	G
stoffe
Additiv 1		0,17	0,17
Additiv 2		0,79	0,79	0,79
Additiv 3		0,41	0,41	0,41
Additiv 4		0,41	0,41	0,41
Additiv 5		0,34	0,34	0,34
Additiv 6		0,34	0,34	0,34
Additiv 7				10
Additiv 8				0,17
Füllstoff	H	50	50	50

Tabelle 3:

Eingesetzte Rohstoffe
Rohstoff	Komponente	Hersteller	Typ
Ethylen-α-Olefin Blockcopolymer	A	Dow Chemicals	Dow Infuse D9010 Ethylen-α-Olefin Blockcopolymer
DbhP	B	Kuraray	HYBRAR® 5127
Nicht-elastomeres Polyolefin	C1	ExxonMobil	PE ExxonMobil LD655
	C2	Borealis AG	PE Queo 0230
	C3	Entec	PP HP12
Phenolharz	D	SI Group	RESIN SP 1045 H
Vernetzungshilfsstoff	E	Bayer	ZnO aktiv
Weichmacher	F	Shell	Shell Catenex® T 145 S
Stabilisatoren, Hilfsstoffe und	G
Farbstoffe
Additiv 1		Sumimoto Chemical	Sumilizer GM
Additiv 2		BASF	UVA 26
Additiv 3		SABO	UV HALS 62
Additiv 4		BASF	CHIMASORB® 944 FDL
Additiv 5		BASF	AO 1330
Additiv 6		BASF	AO Phosphit
Additiv 7		Cabot	Plasbak® PP6331
Additiv 8		BASF	Irganox® 3052 FF
Füllstoff	H	BASSERMAN minerals	Omyacarb® 5 Gu
SBC	I	Versalis (Eni Group)	Europrene® SOLTH2315P

Tabelle 4:

Mechanische Werte
		Beispiel 1	Beispiel 2	Vergleichsbeispiel 1
Wert	Einheit
Dichte	g/cm3	1, 028	1,027	1,009
Härte	ShA	73	75	71
Zugfestigkeit	N/mm2	8,1	11	10,6
Bruchdehnung	%	1057	1078	741
100%	MPa	2,6	2,8	2,5
200%	MPa	2, 8	3, 0	3,1
300%	MPa	3, 0	3,2	3,7
Weiterreißfähigkeit	N/mm2	28	31, 1	24,8
Druckverformungsrest bei 70°C/22h	%	64, 0	60, 0	45, 0
Druckverformungsrest bei 100°C/22h	%	95,0	90, 0	65, 0
Haftung (S2) auf EPDM	N/mm2	2,39	2,3
Haftung (Einleger) auf EPDM	N	116	119
Bemerkung zur Haftung		reißt im EPDM, nicht an Grenzfläche	reißt im EPDM, nicht an Grenzfläche

• Die Werte für Dichte, Härte, Zugfestigkeit, Bruchdehnung, Modul (100%, 200%, 300%), Weiterreißfähigkeit und Haftung sind bei Raumtemperatur aufgenommen.
• Beispiel 3: Vorversuche zum Fließverhalten der TPE nach dem Beispiel 1 und dem Vergleichsbeispiel 1:
• Damit ein TPE als „Klebstoff" zum Verbinden von Gummipartikeln zu einem Flächenbelag verwendet werden kann, muss es ein scherungsfreies Fließverhalten beim Schmelzen aufweisen. Hierzu werden Vorversuche mit Partikeln des TPE nach dem Beispiel 1 und einem TPE nach dem Vergleichsbeispiel 1 durchgeführt: Es wird jeweils ein Granulat mit jeweils ca. 1 cm Füllhöhe in ein Aluminiumsschälchen gefüllt. Die Schälchen mit dem Granulat werden für 10 Minuten in einen Ofen bei 130°C gestellt. Anschließend werden die Schälchen mit den heißen Granulaten aus dem Ofen genommen und an der Luft abgekühlt. Die Schälchen werden anschließend ausgeleert.
• Die 1 zeigt das Schälchen mit dem TPE-Granulat nach Beispiel 1 vor der beschriebenen Temperaturbehandlung. Die 2 zeigt das Schälchen mit dem TPE-Granulat nach Beispiel 1 nach der zuvor beschriebenen Temperaturbehandlung. Die 3 zeigt den ausgeleerten Inhalt des Schälchens, in dem das Granulat des Beispiels 1 verwendet wurde, von der oberen Seite. Die 4 zeigt den ausgeleerten Inhalt des Schälchens mit dem Granulat des Beispiels 1 von der unteren Seite. Wie die 2 bis 4 eindeutig zeigen ist das Granulat des Beispiels 1 verklebt d.h. die Korngrenzen sind verflossen. Somit ist eindeutig belegt, dass mit dem TPE nach Beispiel 1 beim Schmelzen ein scherungsfreies Fließen möglich ist.
• Die 5 zeigt das Schälchen mit dem Granulat nach Vergleichsbeispiel 1 nach der Temperaturbehandlung. Man sieht an diesem Bild, dass die Korngrenzen nicht verflossen sind, sondern die Granulatkörner nach wie vor lose vorliegen. Dies wird auch bei Ausleeren der Granulatkörner aus dem Aluminiumschälchen belegt, wie in 6 gezeigt. Scherungsfreies Fließen ist somit mit einem TPE, das als Elastomer ein SBC enthält, nicht möglich, d.h. mit solchen TPE können andere Partikel nicht verklebt werden und somit auch kein Flächenbelag aus verklebtem Gummigranulat hergestellt werden.
• Beispiel 4: Herstellung von Bahnen bzw. Platten eines erfindungsgemäßen Flächenbelags mittels eines Extrudersystems
• Zur kontinuierlichen Herstellung eines Bodenbelags aus einem thermoplastischen Elastomer (TPE) und vulkanisiertem, elastomerem Material (EPDM) wird ein QSM90 Extruder (Querstift-Misch-Extruder) oder ein Einschneckenextruder mit einem Längen-/Durchmesserverhältnis von 16:1 - 20:1 kontinuierlich mit einem vordefinierten Granulatmix des TPE und des EPDM beschickt (Gewichtsverhältnis 1:3,5 - 1:8 (TPE:EPDM), bevorzugt im Bereich 1:4 - 1:6,6). Das TPE ist eines nach Beispiel 1, wie oben beschrieben. Die TPE-Granulate weisen eine zylindrische, tropfenähnliche Form und eine Größe von ca. 2 - 5 mm auf. Als EPDM wird das Gummigranulat 062.1040 von der Firma GEZOLAN AG verwendet. Die EPDM-Granulate weisen eine Größe von ca. 1 - 4 mm auf. Die Arbeitstemperatur des Extruders wird auf 160°C bis 220°C, die Fördergeschwindigkeit auf 250 kg/h bis 400 kg/h eingestellt. Das Elastomermaterial verlässt den Extruder über eine Lochdüse mit einer zylindrischen Bohrung, deren Durchmesser jeweils 6 bis 10 mm betragen. Der entstehende Strang wird im Abstand von jeweils 25 bis 45 mm zu Formstücken abgeschlagen.
• a) Zur Plattenproduktion fallen die abgeschlagenen Formstücke direkt auf ein Förderband und werden von dort direkt in eine Metallform mit den Abmessungen 205 mm x 205 mm x 12 mm transportiert. In der Metallform wird das noch heiße Material mittels einer Glättvorrichtung und/oder einer Anpresswalze in seine endgültige Form gebracht und anschließend abgekühlt. Nach dem Abkühlen wird eine fertige Bodenplatte aus der Metallform entnommen und zur Verlegung verwendet.
• b) Zur Bahnenproduktion lässt man die Formstücke direkt in den Spalt eines heiz- und kühlbaren Zweiwalzenkalanders fallen. Da die Zufuhr der Formstücke durch die Austragsmenge des QSM90 Extruder oder Einschneckenextruders definiert geregelt ist, gelangt nur so viel Masse in den Einzugspalt des Kalanders, wie notwendig ist, um ein homogenes, fehlerfreies Band abzuziehen, das weder Wulstbildungen noch Lunker aufweist. Für die Erreichung dieser Eigenschaften beträgt die Spaltbreite zwischen 6 und 8 mm, d.h. es wirkt auf die Formstücke ein konstanter Liniendruck ein. Aus diesem Grund ist die Temperierung der Walzen durch Kühl- und Heizvorrichtungen so ausgelegt, dass die Masse sich durch Reibung nur so weit aufheizt, dass ihre Temperatur im Kalander stets um 125°C beträgt. Die Oberflächentemperaturen der Walzen liegen deshalb im Bereich von 40 bis 110°C. Um die Druckverteilung im Walzenspalt möglichst schmal zu halten, werden eine Walzenlänge von 1,20 m und ein Durchmesser von 400 mm verwendet. Die den Kalander verlassende Materialbahn wird direkt einer kontinuierlich arbeitenden Abkühlvorrichtung zugeführt, worin die Abkühlung bei üblichen Temperaturen von 20°C bis 35°C erfolgt. Der Bahnenbelag verlässt als fertiges Produkt die Abkühlstation. Ein Nachbehandeln der Oberflächen ist nicht zwingend notwendig, kann aber bei Bedarf erfolgen.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• WO 2006/101966 A1 [0071]
• Zitierte Nicht-Patentliteratur
• DIN EN ISO 1183-1 [0133]
• DIN EN ISO 868 [0134]
• DIN ISO 7619-1 [0134]
• DIN ISO 53504/ISO 37 [0138]
• ISO 1133 [0142]

Claims (16)

1. Verwendung eines thermoplastischen Elastomers zur Herstellung eines Flächenbelags, insbesondere eines Laufbahnbelags oder Fallschutzbelags, insbesondere eines Laufbahnbelags oder Fallschutzbelags für Sport-, Spiel- und Freizeitplätze.
2. Verwendung nach Anspruch 1, worin ein thermoplastisches Elastomer oder ein thermoplastisches Elastomer enthaltendes Material auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des thermoplastischen Elastomers erwärmt und als Fläche ausgebracht oder auf eine Fläche aufgebracht wird.
3. Verwendung nach Anspruch 2, worin die Temperatur in einem Bereich von 140°C bis 220°C liegt.
4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin zur Herstellung des Flächenbelags zusätzlich ein Gummi enthaltendes Material verwendet wird.
5. Verwendung nach Anspruch 4, worin das Gummi enthaltende Material in Form von Gummi enthaltenden Partikeln vorliegt.
6. Verwendung nach Anspruch 5, worin das thermoplastische Elastomer zum Fixieren der Gummi enthaltenden Partikel verwendet wird.
7. Verwendung nach Anspruch 5 oder 6, worin die den Gummi enthaltenden Partikel mit dem thermoplastischen Elastomer (teil)beschichtet sind und somit Kompositpartikel darstellen.
8. Verwendung nach Anspruch 7, worin zur Herstellung des Flächenbelags die Kompositpartikel auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des thermoplastischen Elastomers erwärmt und als Fläche ausgebracht oder auf eine Fläche aufgebracht werden, oder umgekehrt.
9. Verwendung nach Anspruch 5 oder 6, worin zur Herstellung des Flächenbelags die den Gummi enthaltenden Partikel und Partikel aus dem thermoplastischen Elastomer verwendet werden.
10. Verwendung nach Anspruch 9, worin die den Gummi enthaltenden Partikel und die das thermoplastische Elastomer enthaltenden Partikel als Zweikomponentenmischung vorgelegt werden.
11. Verwendung nach Anspruch 10, worin die Zweikomponentenmischung auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des thermoplastischen Elastomers erwärmt und anschließend auf eine Fläche aufgebracht wird.
12. Verwendung nach Anspruch 9, worin in einem Schritt (a) aus den Partikeln des thermoplastischen Elastomers eine Schmelze hergestellt, anschließend in einem Schritt (b) die Schmelze mit den den Gummi enthaltenden Partikeln zu einer Verlegemasse vermischt, und dann in einem Schritt (c) die Verlegemasse als Fläche ausgebracht oder auf eine Fläche aufgebracht wird.
13. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin der Gummi der den Gummi enthaltenden Partikel ein Gummi auf Basis von vernetzten Dien-Kautschukmischungen, vernetztem Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), vernetztem Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), vernetztem Naturkautschuk (NR), vernetztem Butyl-Kautschuk (IIR) oder einer Mischung davon ist, oder wobei die Gummi enthaltenden Partikel aus recycliertem Gummi sind.
14. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, worin das TPE bei Erhöhung auf Schmelztemperatur ein scherungsfreies Fließverhalten aufweist.
15. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, worin das thermoplastische Elastomer ein Ethylen-α-Olefin Blockcopolymer, ein doppelbindungshaltiges Polymer mit einem Molanteil an Doppelbindungen im Bereich von 5 bis 100 Mol-%, bezogen auf die Molanzahl an allen für die Polymerisierung verwendeten Monomereinheiten des doppelbindungshaltigen Polymers, und ein nicht-elastomeres Polyolefin umfasst.
16. Flächenbelag, insbesondere Laufbahnbelag oder Fallschutzbelag, insbesondere Laufbahnbelag oder Fallschutzbelag für Sport-, Spiel- und Freizeitplätze, der ein thermoplastisches Elastomer aufweist.

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