DE19623790C2 - Emissionsarmer Elastomer-Bodenbelag und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Emissionsarmer Elastomer-Bodenbelag und Verfahren zu dessen Herstellung

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bodenbelag, der im wesentlichen keine geruchsbelästigenden und/oder gesundheitsbeeinträchtigenden Emissionen verursacht, und darüberhinaus keine durch Alterung veränderbare Farbgebung über einen längeren Zeitraum zeigt, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Elastomerbeläge auf Kautschuk-Basis gehören aufgrund ihrer Strapazierfähigkeit und vielfältigen Einsatzmöglichkeiten zu den Hochleistungsbodenbelägen. Die Vulkanisations- und Prozeßadditive bzw. -mittel neigen in unveränderter oder chemisch veränderter Form zum Emittieren aus dem Bodenbelag.
Üblicherweise werden vulkanisierbare Kautschuke der verschiedensten Typen als polymeres Bindemittel für Bodenbeläge verwendet. Diese Kautschuke sind hauptsächlich SBR-, NR-, IR-, IIR- und NBR-Kautschuke, deren Vernetzung durch Vernetzungsmittel wie Schwefel, in Verbindung mit Vulkanisationsadditiven erzeugt wird. Derartige Vulkanisationsadditive können Vulkanisationsbeschleuni­ ger wie Mercaptoverbindungen, Sulfenamide, Thiuram, Guanidin, Dithiocarbamat und Amine, Vulkanisationsverzögerer wie Phthalsäureanhydrid und N-Cycloh­ exylthiophthalimid, Alterungsschutzmittel wie 2-Mercaptobenzimidazol, Mastifi­ ziermittel wie 2,2'-Dibenzamido-diphenyl-disulfid, Weichmacher oder Prozeßöle, verstärkende Harze wie Phenol-Formaldehydharz und Vulkanisationsaktivatoren z. T. wie Zinkoxid sein. Diese Vernetzungs- und Zusatzstoffe werden beim Vulkanisierungsprozeß nicht vollständig umgesetzt. Somit verbleiben diese Zusatzstoffe bzw. deren beim Vulkanisierungsprozeß erzeugten Nebenprodukte teilweise im System bzw. emittieren aus diesem Kautschuk-System. Dieser Emittiervorgang kann über einen längeren Zeitraum andauern. Bei Bodenbelägen geschieht dies hauptsächlich dann, wenn sie aus ihrer Verpackung genommen werden und auf dem Boden mittels Klebstoff auf einem geeigneten Untergrund fixiert werden. Die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit und die Belüftung des Raumes beeinflussen ferner den Fortgang des Emittiervorgangs.
Im allgemeinen verursachen diese aus dem Kautschuk-System emittierenden Vulkanisationsadditive oder deren beim Vulkanisierungsprozeß erzeugten Neben­ produkte einen unangenehmen Geruch und sind in bestimmten Konzentrationen gesundheitsbeeinträchtigend. Ebenso hat es sich gezeigt, daß emittierende Substanzen aus Kautschukbelägen unter Umständen weiße Wände (Putze, Wandfarbe etc.) zum Vergilben bringen können. Ferner unterliegen diese Elasto­ mer-Bodenbeläge auf Kautschukbasis einer Alterung, die sich auf den Farbton eines dessinierten Bodenbelags durch beispielsweise Vergilbung nachteilig bemerkbar macht.
Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen emissions­ armen, alterungsbeständigen und farblich variabel dessinierten Bodenbelag mit ansprechender Optik in homogener Ausführung bereitzustellen, der elastomere, kautschukartige Eigenschaften ohne Vorhandensein von vulkanisiertem Kau­ tschuk aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Ausfüh­ rungsformen gelöst. Insbesondere wird ein emissionsarmer Bodenbelag bereit­ gestellt, der mindestens ein Elastomer auf Basis eines Polyolefins mit einer Dichte < 0,918 g/cm3 als polymeres Bindemittel und ein Vernetzungsmittel enthält. Das Polyolefin kann ein Polyethylen mit sehr niedriger Dichte ("PE-VLD") oder ein Copolymer aus Ethylen mit mindestens einem weiteren Olefin, wie Propen oder Buten, sein. Vorzugsweise wird ein PE-VLD mit einer Dichte im Bereich um 0,85-0,87 g/cm3 verwendet.
Das erfindungsgemäß verwendete Polyolefin wird mit einem geeigneten Vernet­ zungsmittel, einem aromatenfreiem organischen Peroxid sowie prozeßfördernden Additiven wie Alkylenalkoxysilane, Trialkylencyanurat sowie Dibutylzinndilaurat oder Gemischen davon, vernetzt. Beispiele geeigneter Vernetzungsmittel sind:
Der erfindungsgemäße Bodenbelag enthält beispielsweise das vorstehend de­ finierte thermoplastische Polyolefin bzw. Elastomer und dessen bevorzugte Bereiche wie folgt (Gew.-%):
Ferner kann der erfindungsgemäße Bodenbelag Füllstoffe oder ein Gemisch davon enthalten. Beispiele für Füllstoffe und deren bevorzugte Bereiche sind wie folgt (Gew.-%):
Ferner können je nach Farbstellung beispielsweise folgende anorganische Pig­ mente im erfindungsgemäßen Bodenbelag enthalten sein (Gew.-%):
Gegebenenfalls können auch übliche Verarbeitungshilfsmittel im erfindungs­ gemäßen Bodenbelag enthalten sein. Ein Beispiel solcher Verarbeitungshilfsmittel ist wie folgt (Gew.-%):
Darüberhinaus können auch Antioxidantien, UV-Stabilisatoren und dergleichen im erfindungsgemäßen Bereich enthalten sein. Beispiele sind (Gew.-%):
Aufgrund des erfindungsgemäß verwendeten Elastomers als polymeres Binde­ mittel zeigt der Bodenbelag der vorliegenden Erfindung im wesentlichen keine geruchsbelästigenden und/oder gesundheitsbeeinträchtigenden Emissionen im Vergleich zu bekannten Bodenbelägen mit Kautschuken (SBR) als Elastomere. Darüberhinaus weist der erfindungsgemäße Bodenbelag eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit im Vergleich mit bekannten Bodenbelägen auf Kautschukbasis auf. Überraschenderweise läßt sich die Oberflächenenergie des so hergestellten Bodenbelages hervorragend mit einer Koronabehandlung erhöhen, so daß ein Primer sehr gute Haftung hat und damit eine bessere Verklebbarkeit als bei Kautschukbodenbelägen resultiert. Überraschenderweise kann auch eine geringe­ re Änderung des Farbtons (Vergilbung) während der Gebrauchsdauer beim erfindungsgemäßen Bodenbelag festgestellt werden. Somit kann mit dem erfin­ dungsgemäßen Bodenbelag eine ausreichend flexible Dessinier- bzw. Farb­ gestaltungsmöglichkeit, eine ausreichende Alterungsbeständigkeit und geringe Emissionsbelastung bei gleichzeitiger Beibehaltung der gewünschten elastomeren Eigenschaften erzielt werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Her­ stellung des erfindungsgemäßen Bodenbelags, umfassend das Bereitstellen eines Trägers in Bahnenform und Aufbringen des vorstehend definierten Elastomers auf eine Seite des Trägers.
Als Träger kann jegliches bisher in Bodenbelägen verwendetes Material auf Basis natürlicher und/oder synthetischer Gewebe oder Gewirke sowie textiler Werk­ stoffe verwendet werden. Beispielsweise können Jutegewebe, Mischgewebe aus natürlichen Fasern wie Baumwolle und Zellwolle, Glasfasergewebe, mit Haftver­ mittler beschichtetes Glasfasergewebe, Mischgewebe aus Synthesefasern, Gewebe aus Kern/Mantelfasern mit z. B. einem Kern aus Polyester und einer Ummantelung aus Polyamid, eingesetzt werden.
Die Figuren zeigen:
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bodenbelags (vgl. Beispiel 1).
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform (in Pfeilrichtung) zur Herstellung von erfindungsgemäßen Kunststoffbahnen (vgl. Beispiel 2).
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bodenbelags (vgl. Beispiel 3).
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bodenbelags (vgl. Beispiel 4).
Die vorliegende Erfindung wird durch die nachstehenden Beispielenäher erläu­ tert.
Beispiel 1
Als Aufbereitungsaggregat fungiert beispielsweise ein gleichsinnig drehender 2- Schneckenextruder vom Typ ZE 40 der Fa. Berstorff mit L/D=40 bei D=40. Das gravimetrisch dosierte Compoundgemisch (PE-VLD, Füllstoffe, Verarbeitungs­ hilfsstoffe, Pigmente) wird bei diesem Prozeß innerhalb einer 10D langen Einzugszone mittels geeigneter Förder- und Knetelemente plasitifiziert und homogenisiert. Mittels einer Präzisionsdosierpumpe wird das Propfungsgemisch bestehend aus Vinyltrimethoxysiloxanen (VTMOS), organischem Peroxid (DHBP) und Dibutylzinndilaurat (DBTL) als Katalysator über eine gekühlte Dosierlanze in die auf 120°C gehaltene Compoundmasse injiziert. In dieser Mischphase zersetzt sich aufgrund der niedrigen Temperatur noch kein Peroxid. Durch eine anschlie­ ßende Erhöhung der Temperatur in den folgenden Extruderelementen zersetzt sich das Peroxid und initiiert die radikalische Propfung des VTMOS an das PE- VLD aber auch die Vernetzung des PE-VLD untereinander. Damit verliert das PE- VLD seinen thermoplastischen Charakter, welcher für die Formgebung benötigt wird. Eine Vakuumentgasungseinrichtung entzieht der Reaktionsmasse flüchtige Reaktionsprodukte (Ethanol, Methanol, n-Isobutanol), so daß diese die spätere Raumluft nicht belasten können.
Um die Masse erneut thermoplastisch zu bekommen, wird in den letzten Knetzo­ nen das vernetzte PE-VLD wieder degradiert. Die Masse wird nun je nach Mu­ sterwunsch entweder granuliert - verschiedene Granulatfarben werden dann als Granulatgemisch statisch verpreßt - oder durch eine Breitschlitzdüse und an­ schließendem Glättwerk zur Folie verarbeitet - auf der gleich anschließend in die noch heiße Folie farblich dessiniertes Granulat durch eine mitlaufende Walze eingedrückt wird. Durch eine kontinuierliche Presse wird der Bodenbelag an­ schließend geglättet. Die Vernetzung erfolgt durch wäßrige Initiierung und Kondensationsreaktion des Methylsiloxans bzw. Silanols in bekannter Weise.
Beispiel 2
Als Aufbereitungsaggregat fungiert hier wahlweise ein Banbury (Stempelkneter) oder ein 2-Schneckenkneter (z. B. ZE 40, Fa. Berstorff). In diesem Beispiel wird eine kalt vorgemischte Mischung einschließlich des Peroxides (ohne VTMOS, DBTL) direkt in den Kneter dosiert. Die Compoundierung findet vorzugsweise unterhalb 140°C (135°C) und innerhalb von 4-7 Min. statt. Die Masse wird anschließend entweder durch eine Breitschlitzdüse und Glättwerk oder durch ein Walzwerk (120-130°C) zu einer Folie verarbeitet. Diese Folie kann nun wahl­ weise zu Granulat verarbeitet werden, welches mit anders dessinierten Granula­ ten gemischt und verpreßt wird oder mit einem anders dessinierten Granulat bestreut bzw. kontinuierlich durch eine Doppelbandauma oder Doppelbandpresse bei einem Druck von 0,1 kg/cm2, bis 5 kg/cm2, vorzugsweise 1,5 bis 2,5 kg/cm2 eingepreßt wird. Im Preßvorgang wird die Temperatur oberhalb der Zersetzungs­ temperatur (190-210°C) des Peroxids gebracht und die Vernetzung des PE-VLD innerhalb von 1-3 Min. initiiert. In einer Kühlzone wird die Ware dann auf ca. 80- 110°C heruntergekühlt und bei 80-90°C getempert.
Beispiel 3
Als Aufbereitungsaggregat fungiert ein Banbury (Stempelkneter, Innenmischer), wobei auch hier die vorgemischte Mischung direkt in den Kneter gegeben und dort bei vorzugsweise 135°C innerhalb von 4-7 Min. compoundiert wird. Die Masse wird anschließend mittels eines Walzwerks (120-130°C) zu einer Folie verarbeitet. Die Musterung kann nun in der Weise geschehen, indem bereits vernetztes (d. h. duroplastisches bzw. elastomeres), farblich kontrastreiches Granulat entweder bereits in die Schlußphase des Knetvorgangs in den Banbury gegeben wird oder in den Wulst des Walzwerkes gestreut wird. Erstere Möglich­ keit ist bei einer gleichmäßigeren Verteilung des Granulates vorteilhaft. An­ schließend erfolgt je nach Verschmierung der Dessinstruktur ein Öffnen der Folienoberfläche durch Schleifen oder ein kontinuierliches Spalten (ähnlich wie in der Lederindustrie). Anschließend folgt ein Prägen mittels Prägewalzen sowie eine Vernetzung in einer kontinuierlichen Presse bei einem Druck von 0,1 kg/cm2 bis 5 kg/cm2, vorzugsweise 1,5 bis 2,5 kg/cm2. Im Preßvorgang wird die Tempe­ ratur oberhalb der Zersetzungstemperatur (190-210°C) des Peroxids gebracht und die Vernetzung des PE-VLD innerhalb von 1-3 Min. initiiert. In einer Kühlzo­ ne wird die Ware dann auf ca. 80-110°C heruntergekühlt und bei 80-90°C getempert.
Beispiel 4
In diesem Beispiel wird ein unvernetztes Granulat durch entweder Banbury- /Walzwerk-/Granuliertechnologie erzeugt, indem die fertig gemischte Mischung bei 135°C compoundiert, bei 120-130°C gewalzt und kalt granuliert wird (vorzugsweise 8-10 mm). Anschließend wird das Granulat mit einer Paste mit folgenden Bestandteilen in einer Mischtrommel ummantelt.
Der Anteil an Paste pro kg Granulat beträgt 5-25 Gew.-% vorzugsweise 8,5 Gew.-%. Das ummantelte Granulat wird nun in einer kontinuierlichen Presse zu einer Folie verpreßt und zu einer bestimmten Dicke kalibriert und bei 200°C gleichzeitig vernetzt, wenn die Oberfläche des Bodenbelages nicht geprägt werden soll. Die Öffnung der eigentlichen Bodenbelagsmusterung geschieht wahlweise durch Spalttechnik oder Aufschleifen der farblich verschmierten Außenhaut.
Durch Auftrommeln einer elektrisch leitfähigen Rußpaste auf das funktionelle Granulat und anschließendem Verpressen zu einer Bahn kann ein Bodenbelag konstruiert werden, der einen elektrischen Ableitwiderstand von unter 108 Ohm aufweist (gemessen nach DIN 54346).
Soll die Oberfläche geprägt werden, hat es sich im Versuch als vorteilhaft erwiesen, das Verpressen ohne Vernetzen vorzunehmen. Die Prägung erfolgt dann nach Öffnung des Belages durch Prägewalzen indem im kontinuierlichen Anschluß bei 190-210°C gleichzeitig, bei einem Druck von 0,1 bis 5 kg/cm2, vorzugsweise 1,5 bis 2,5 kg/cm2, vernetzt wird. Im Preßvorgang wird die Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur (190-210°C) des Peroxids gebracht und die Vernetzung des PE-VLD innerhalb von 1-3 Min. initiiert. In einer Kühlzone wird die Ware dann auf ca. 80-110°C heruntergekühlt und bei 80-90 °C getempert. Durch Einsatz von schwarzen oder bunten Pigmenten läßt sich so eine besondere Optik erzielen. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß durch die hervorragende Ölverträglichkeit des PE-VLD das Öl in der Ummantelung in die Randzone des Granulats migrieren kann, und dadurch in der Randzone die Pigmente bevorzugt angeordnet sind.
Auswertung der Beispiele 1. 3 und 4
Beispiel 1
Beispiel 3
Beispiel 4
Aus den Ergebnissen ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Bodenbeläge insbesondere niedrigere Emission von flüchtigen Stoffen aufweisen als im Stand der Technik bekannte Bodenbeläge auf Kautschukbasis. Ferner zeigen die erfin­ dungsgemäßen Bodenbeläge eine ausgezeichnete Chemikalienbeständigkeit, Alterungsbeständigkeit und Abriebfestigkeit.

Claims (7)

1. Emissionsarmer Bodenbelag, der mindestens ein Elastomer auf Basis eines Polyolefins mit einer Dichte < 0,918 g/cm3 als polymeres Binde­ mittel und ein Vernetzungsmittel enthält.
2. Bodenbelag nach Anspruch 1, wobei das Polyolefin Polyethylen oder ein Copolymer aus Ethylen mit mindestens einem weiteren Olefin ist.
3. Bodenbelag nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Polyolefin eine Dichte von 0,86-0,87 g/cm3 aufweist.
4. Bodenbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Elastomer mit einem Vernetzungsmittel, ausgewählt aus Alkoxysilanen, Alkylenalkoxy­ silanen, organischen Peroxiden, Cyanursäurederivaten oder Gemischen davon, vernetzt ist.
5. Bodenbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der weiter Füllstoffe und/oder Pigmente sowie gegebenenfalls Verarbeitungshilfsmittel, Antioxi­ dantien und UV-Stabilisatoren enthält.
6. Bodenbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 5, der farblich variabel dessiniert ist und eine homogene Ausführung aufweist.
7. Verfahren zur Herstellung eines Bodenbelags nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend das Bereitstellen eines Trägers in Bahnenform und das Aufbringen des in den Ansprüchen 1 bis 5 definierten Elastomers auf eine Seite des Trägers in an sich bekannter Weise.
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