DE2115842A1

DE2115842A1 - Verfahren zur Herstellung von bahn- bzw. plattenförmiger« Material, insbesondere zur Verwendung als Bodenbelag, sowie nach dem Verfahren hergestelltes Material

Info

Publication number: DE2115842A1
Application number: DE19712115842
Authority: DE
Inventors: Richard Paul Wellesley Mass. Crowley (V.StA.)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-04-02
Filing date: 1971-04-01
Publication date: 1971-10-14
Also published as: US3694873A; GB1332554A

Description

Wellesley, Mass. / V. St. A.

Hamburg, 31. März 1971

Verfahren zur Herstellung von bahn- bzw. plattenförmigem Material, insbesondere zur Verwendung als Bodenbelag, sowie nach dem Verfahren hergestelltes Material

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von bahn- bzw. platten förmigem Material, insbesondere zur Verwendung als Bodenbelag, sowie auf das hergestellte Material.

Bisher bestand die Schwierigkeit, bei der Herstellung von bahn- bzw. plattenförmigem Material aus Fasern diese in dem Material so zu verankern, daß sie sich auch bei größeren Belastungen nicht lösten. Hierzu wurde beispielsweise bei Tufting-Teppichen eine Kunststoffgrundschicht verwendet, in die Faserbüschel vor dem Aushärten des Kunststoffes eingesetzt wurden, so daß diese dann von dem ausgehärteten Kunststoff festgehalten wurden. Hierbei wird also eine besondere Kunststoffschicht benötigt, was aufwendig und in vielen Fällen nicht erwünscht ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit zur Befestigung von Fasern in einem bahn- bzw, plattenförmigen Material zu schaffen, ohne daß zusätzliche Klebemittel oder ähnliches erforderlich wären,

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Diese Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß man das Material unter Verwendung von polymeren, mittels Gas expandierbaren Fasern erzeugt und dann die polymeren Fasern zur Verklammerung im Material in Richtung ihres Durchmessers expandiert.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders zur Herstellung von Tuftinggeweben oder anderen Materialien, bei denen die Fasern in eine Grundschicht eingesetzt und durch die nachfolgende Expansion in Richtung ihres Durchmessers mit der Grundschicht verklammert werden. Ein weiterer Anwendungsfall für die Erfindung ist die Herstellung von Florgewebe. '

In einem Ausführungsbeispiel des erfindungs gemäßen Verfahrens wird eine synthetische Faser verwendet, die mittels Gas expandierbar ist und ein Blähmittel enthält. Die Herstellung erfolgt bei einer Temperatur, die unterhalb derjenigen liegt, bei der sich das Blähmittel zersetzt. Die polymeren, mittels Gas expandierbaren Fasern werden zur Herstellung eines Florgewebes benutzt, indem sie in eine Grundbahn, die entweder durchgehend ist oder verhältnismäßig kleine Gitterbereiche aufweist, eingesetzt und danach erwärmt werden, so daß sie sich in Richtung ihres Durchmessers ausdehnen und dadurch in der Grundbahn verklammert werden.

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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel werden mittels Gas expandierbare Fasern innerhalb einer Grundbahn verwendet, so daß diese Fasern, die mittels Nadeln in die Grundbahn eingebracht wurden, beim Erwärmen und Expandieren mit dieser verbunden werden. Zusätzlich können bei diesem Verfahren selbstverständlich auch noch Klebemittel verwendet werden, um die Fasern im bzw. am Grundmaterial zu befestigen.

Die Erfindung eignet sich besonders zum Verklammern von Tuftingfasern in einem Grundgewebe, wobei dieses Grundgewebe Gitterbereiche aufweist, so daß durch die Ausdehnung der Fasern eine Verklammeruns: mit dem Grundgewebe erfolgt.

Das erfindungsgemäß auf diese Weise hergestellte Erzeugnis benötigt also keine härtenden Klebemittel, und das Oberflächengewebe, das aus mittels Gas expandierbaren, schaumförmigen Fasern gewünschter Dichte besteht, wird weich, elastisch und federnd, was besonders vorteilhaft für die Verwendung als Teppich bzw. Bodenbelag ist. Das erfindungsgemäße Erzeugnis ist außerdem besonders geeignet für Sportplätze u. ä. , beispielsweise Tennisplätze, Fußballplätze oder Umrandungen von Schwimmbecken. Die Erfindung ermöglicht auf billige und wirksame Weise die Herstellung derartiger Erzeugnisse.

Das zur Herstellung der mittels Gas expandierbaren Fasern verwendete

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polymere Material kann aus einer Vielzahl von natürlichen und synthetischen, sowohl thermoplastischen als auch wärmehärtbaren Harzen gewählt werden, etwa natürlichen und synthetischen elastomeren Materialien und auch thermoplastischen Materialien, wobei die Wahl der besonderen Faser von der späteren Verwendung des herzustellenden Erzeugnisses abhängt. Typische Materialien sind polymere Materialien, die durch Verwendung eines Blähmittels zu einem zellförmigen Erzeugnis expandiert werden können. Beispiele für geeignete Materialien sind organische thermoplastische Materialien, wie etwa Vinylharze, z. B. Vinylhalogenidharze, Vinylchloridharze, beispielsweise Polyvinylchlorid und Vinylchloridcopolymere mit Estern von kurzkettigen Fettsäuren, Vinylacetat mit Vinylidenchlorid, Olefinharze, beispielsweise C -C -Olefin harze, also etwa Polypropylen, Polyäthylen, Copolymere des Äthylens, Propylen, Butylen und ähnliche. Ferner härtbare elastomere Polymere, wie Butylkautschuk, Neopren, Polybutadien, Styrolbutadien, Styrolacrylnitrilbutadien und ähnliche.

Aus den polymeren Materialien lassen sich nach üblichen Verfahren , beispielsweise durch Extrudieren aus einer Form oder einer Spinndüse, Fasern mit geringem Durchmesser herstellen. Diese Fasern können allein oder zusammen mit anderen natürlichen oder synthetischen Stoffen als Vielfachfäden verwendet werden. Der Durchmesser der Fasern kann schwanken, und die Fasern können

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gegebenenfalls rund, elliptisch oder abgeflacht sein oder eine andere Form haben. So sind beispielsweise flache oder bandförmige Fasern und deren Verwendung in der USA-Patentschrift 3 110 905 beschrieben. Derartig geformte Fasern lassen sich auch als mittels Gas expandierbare Fasern herstellen. Die Herstellung der ein Blähmittel und gegebenenfalls andere Zusätze enthaltenden Fasern erfolgt bei einer Temperatur, bei der noch keine Zersetzung, insbesondere keine Zersetzung des verwendeten Blähmittels stattfindet, wobei die gewählte Temperatur von dem in der polymeren Mischung verwendeten Blähmittel und den Stabilisatoren abhängt.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das ein Blähmittel enthaltende synthetische polymere Material über ein oder mehrere Materialien, die die Form eines einzelnen-oder eines mehrfachen Fadens haben, extrudiert, geschichtet oder gegossen werden, so daß das fertige Produkt einen inneren Kern aus einem natürlichen oder einem synthetischen Material aufweist. Als Kernmaterial lassen sich z. B. Fäden aus Baumwolle, Kunstseide, Wolle, Jute, Zellulose, Nylon, Polyester, Acrylvinylharz, Olefinharz und ähnliches verwenden. Die Fasern des inneren Kerns sind üblicherweise massiv, d.h. nicht mittels Gas expandierbar. Gegebenenfalls kann jedoch auch bei Verwendung von synthetischem

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Material der Kern zur gleichen oder zu einer unterschiedlichen Dichte, mittels Gas expandiert werden, die für die äußere Schicht verwendet wird. Das mittels Gas expandierbare Material kann auf zellförmiges Kernmaterial oder ein mittels Gas expandierbares Material aufgebracht werden, so daß beim nachfolgenden Erwärmen sowohl der Kern als auch der Überzug ein zellförmiges Erzeugnis bilden. Die Verwendung eines einzelnen Monofilaments oder eines Monofilamentbandes als inneres Kernmaterial ist dann zweckmäßig, wenn den verwendeten Fasern eine zusätzliche mechanische Festigkeit gegeben werden soll, etwa durch Verwendung von Olefinharz, Polyester, Nylon, Acrylharz, Glasfasern oder Stahlfasern oder ähnlichem. Dies ist außerdem möglich, wenn ein billiges Material, etwa Baumwolle, verwendet wird, wobei die Menge des mittels Gas expandierbaren Polymeren für den äußeren Überzug verringert -wird. Die Stärke des äußeren Überzuges kann in Abhängigkeit von der Tiefe und Größe des fertigen Fasererzeugnisses zwischen 50 /Um und 2540 /um schwanken.

Das für die Fasern zu verwendende synthetische polymere Material enthält typischerweise Weichmacher, Stabilisatoren, Härtmittel, Beschleuniger, Farbstoffe, Öle, Füllstoffe und andere Zusätze und soll ein oder mehrere Blähmittel enthalten. Üblicherweise werden die Blähmittel in einer Menge von 0, 1 bis 25 Teile je 100 Teile Harz , also z. B. in einem Anteil von 1 bis 15 Teilen verwendet. Eine Viel-

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zahl von Blähmitteln kann benutzt werden, z. B. solche, die sich bei Zufuhr von Wärme zersetzen und ein inertes Gas, etwa Stickstoff, Wasserstoff, Kohlendioxid oder ähnliches abgeben, und auch solche flüssigen Blähmittel, wie Fluorkohlenstoffe, die bei Zufuhr von Wärme verdampfen und ein zellförmiges Erzeugnis bilden. Die Wahl des jeweiligen Blähmittels hängt von der Schmelzviskosität des verwendeten polymeren Materials und der Temperatur ab, bei der das Material zu Fasern verarbeitet wird. Ebenfalls ist die Wahl abhängig von den Zersetzungseigenschaften und der Zersetzungs- ™

temperatur des Blähmittels. Typische Blähmittel sind beispielsweise Azodicarbonamid für Vinylchloridharze, Oxy-bis-benzolsulfonylhydrazid für andere thermoplastische Harze und Dinitropentamelhyltetramin für Neopren, Butylkautschuk, ABS-Harze, Polybutadien undähnliches. Andere Blähmittel sind bei spielsweise in "Encyclopaedia of Polymer Science and Technology", Band 2, Seiten 532 bis 565, 1965, angegeben.

Die mittels Gas expandierbaren synthetischen polymeren Fasern lassen sich in typischen Herstellverfahren für Teppiche, Bodenbeläge oder Florgewebe verarbeiten, wobei sie in einem als Grundmaterial dienenden bahn- oder plattenförmig em Material befestigt werden. Selbstverständlich können die Fasern auch allein oder zusammen mit anderen Klebemitteln verwendet werden, um sie an

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der Grundschicht zu befestigen. Auf diese Weise wird eine noch bessere Verbindung von Fasern und Grundschicht erzielt. Das Extrudieren oder Herstellen der Fasern und das In-Berührung-Bringen oder oder mindestens teilweise Durchziehen der Fasern durch das Grundmaterial soll bei einer Temperatur erfolgen, die unterhalb der Zersetzungstemperatur des Blähmittels liegt. Nach dem Tuften, Einbringen mit Nadeln oder Weben wird das Erzeugnis einer höheren Temperatur und einem Zersetzungsmittel ausgesetzt, um das Blähmittel zu zersetzen und dabei das faserige Material zur Herstellung einer Schaumstoffaser gesteuert zu expandieren. Beim Zersetzen expandiert das faserige Material in Richtung seines Durchmessers und drückt gegen das umgebende Material des Grundmaterials oder des Florgarnes, -wodurch eine bessere Verklammerung von Gewebe und Grundmaterial erreicht wird. Die Schaumstoff dichte des polymeren Materials soll so gewählt werden, daß man sowohl eine Federwirkung als auch eine Abriebfestigkeit erzielt. So sind z. B. hohe Schaum stoff dichten, etwa von 0, 32 bis 0, 8 g/cm für hohe Abriebfestigkeiten, beispielsweise für im Freien zu verwendende Teppiche erf orderlich, während man Material mit geringeren Schaumdichten, etwa 0, 032 bis 0, 24 g/cm verwendet, wenn die Abriebfestigkeit nicht wichtig ist.

Das zur Herstellung des erfindungsgemäßen Erzeugnisses verwendete Grundmaterial kann aus einer gewebten Bahn aus natür-

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lichen oder synthetischen Stoffen bestehen. Üblicherweise ist

massiv das Bahnmaterial jedoch verhältnismäßig/oder besteht aus einem Gewebe mit engem Gitterbereich, so daß beim Ausdehnen einer oder mehrerer Fasern diese fest verklammert werden. Bei thermoplastischen Harzen besteht ein weiterer Vorteil der Erfindung selbstverständlich darin, daß durch die höheren Temperaturen für das Zersetzen des Blähmittels auch ein Fließen der

thermoplastischen Harze und damit ein Haften an dem umgebenden J|

Grund- oder Florgewebe erfolgt, so daß die Fasern zusätzlich, durch eine Klebewirkung gehalten werden. Typischerweise zu verwendende Grundmaterialien können Papier oder gewebte Garne aus Jute, Sisal oder harzverstärktem Papier enthalten. Das Grundmaterial kann auch aus einer gleichmäßigen Harzbahn bestehen, etwa mittels Gas expandierbaren thermoplastischen Material, etwa Vinylchlorid, so daß bei Anwendung höherer Temperaturen sich sowohl die Grundbahn als auch die Fäden ausdehnen und ein gleichmäßiges Produkt mit zellförmiger Grundbahn und fest mit dieser verbundenen eine Zellstruktur aufweisenden Fäden entsteht. Selbsverständlich können die in der Grundbahn und/oder den Fasern gebildeten Zellen sowohl offen als auch geschlossen sein, obwohl die Fasern typischerweise eine dünne Außenhaut haben, um die Absorption von auf sie vergossenen Flüssigkeiten zu vermeiden. Andere Bahnmaterialien enthalten Gitter aus Glasfasern, Asbestschichten, gestrickte, aus

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Litzen bestehende oder anders hergestellte Gewebe, beispielsweise Stretchgewebe und dergleichen. Die mittels Gas expandier baren Fasern können durch Weben oder auf andere Weise allein oder zusammen mit anderen natürlichen oder synthetischen Fasern in das Grundmaterial eingebracht werden. Sie können in Abständen voneinander durch ein Grundmaterial aus Jute gewebt werden. Vorzugsweise wird das gleiche synthetische Polymere in der Grundbahn und der Florfläche verwendet. »

Ein getuftetes Florgewebe aus Vinylchlorid wird erfindungsgemäß dadurch hergestellt, daß ein Vinylchloridharz durch eine Spinndüse extrudiert wird, um einen kontinuierlichen Faden geringen Durchmessers zu erzeugen. Das Vinylchloridharz kann zusätzlich einen esterartigen Weichmacher, etwa Dioctylphthalat, in einem Anteil von 10 bis 50 Teilen je 100 Teile Harz, einen organische Zinkcadmiumseife enthaltenden Stabilisator in einem Anteil von 4 Teilen je 100 Teile Harz, einen Farbstoff, etwa Titandioxid in 5 Teilen je i00 Teile Harz und etwa 2 Teile eines Blähmittels, etwa Azodicarbonamid je 100 Teile Harz enthalten. Diese Mischung wird in einer Rollenmühle in eine im wesentlichen trocken extrudierbare Form gebracht und dann bei einer Temperatur von etwas unterhalb 170 C, etwa 160 C zu einer Faser extrudiert. Gegebenenfalls kann dieses Vinylchioridharz auch urn einen Nylonkern herum extrudiert werden, wobei Nylon wegen der gewünschten Festigkeit gev/ählt wird. Der Nylon-

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kern kann etwa den halben Durchmesser des so hergestellten Fadens einnehmen. Diese Fäden aus mittels Gas expandierbarem Vinylharz werden dann in üblicher Weise nach einem Tuftingverfahren in eine dichtgewebte Materialbahn eingebracht, wie dies z.B. in der USA-Patentschrift 3 110 905 beschrieben ist. Das Tuftingerzeugnis enthält die polymeren Fasern in Form eines Florgewebes, das dann einer höheren Temperatur, beispielsweise in einem Heißluftofen oder unter Infrarotstrahlen, ausgesetzt wird, wobei die Oberflächentemperaturen an einer oder beiden Seiten höher als 175 C, z. B. bei 190 bis 200°C liegen, um ein Schmelzen des Vinylharzes zu erreichen und zur Erzeugung eines eine Zellstruktur aufweisenden Produktes das Azodicarbonamid zu zersetzen. Gegebenenfalls kann vor der Zersetzung am Grundmaterial eine aus mittels Gas expandierbarem Vinylchlorid bestehende Bahn befestigt werden, so daß sich beim Erwärmen auch das Grundmaterial zersetzt, was zu einer Vinylschaumschicht an einer Seite des Grundmaterials und zu einer eine Zellstruktur aufweisenden Vinylschaumschicht im Florgewebe führt.

Gegebenenfalls kann ein mittels Gas expandierbares polymeres Gewebe auch in einer bestimmten Form gewebt und danach expandiert werden, um eine Bahn herzustellen, die ein flexibles, eine Zellstruktur aufweisendes, faseriges Material enthält.

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Bei Verwendung einer massiven flexiblen thermoplastischen Grundbahn kann man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Teppichfliesen herstellen, bei denen die eine Zellstruktur aufweisenden synthetischen Fasern an der Grundbahn befestigt sind. In einem derartigen Fall, in dem das Grundmaterial ein Vinylchloridharz ist, dient das Erwärmen der Deckfasern zum Expandieren und auch zum Schmelzen des Harzes, so daß die Fasern und das Harz zu einer Einheit verbunden werden, bei der in einer massiven Grundplatte aus Vinylchlorid eine Florfläche aus eine Zellstruktur aufweisenden Vinylchloridharzfasern eingelagert ist.

Die Erfindung läßt sich auf verschiedene Weisen abwandeln und ergänzen. Alle diese Änderungen fallen unter die Erfindung.

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Claims

- 13 - Patentansprüche

1. · Verfahren zur Herstellung von bahn- bzw. plattenförmigem

Material, insbesondere zur "Verwendung als Bodenbelag, dadurch gekennzeichnet, daß man das Material unter Verwendung von polymeren, mittels Gas expandier bar en Fasern erzeugt, und dann die polymeren Fasern zur Verklammerung im Material in Richtung ihres Durchmessers expandiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als mittels Gas expandierbare Fasern solche verwendet, die hochfestes Kernmaterial haben, das von einem polymeren, mittels Gas expandierbaren Material umgeben ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material durch Einbringen de.r polymeren, mittels Gas expandier bar en Fasern in eine Grundbahn hergestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Grundbahn eine Bahn gewählt wird, die polymere, mittels Gas expandierbare Fasern enthält.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die polymeren, mittels Gas expandierbaren Fasern

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ein unzersetztes Blähmittel enthalten und daß die Expansion der Fasern in Richtung ihres Durchmessers durch Erwärmen über die Zersetzungstemperatur des Blähmittels erfolgt.

6. Verfahren.nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als polymere, mittels Gas expandierbare Fasern solche gewählt werden, die Olefinharze oder Vinylchloridharze enthalten.

7. Verfahren zur Herstellung eines Tuftingteppichs gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Masse, die ein Polymeres und ein Blähmittel enthält, bei einer unterhalb der Zersetzungstemperatur des Blähmittels liegenden Temperatur zu einem Faden extrudiert, diesen Faden in oder durch eine Grundbahn führt und die polymeren, mittels Gas expandierbaren Fasern über die Zersetzungstemperatur des Blähmittels erwärmt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Kernmaterial Nylon und als mittels Gas expandierbares Material ein Vinylchloridharz oder ein C_-C -Olefinharz gewählt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als polymeres, mittels Gas expandierbares Material C_?-C.-Olefinharze, Vinylchloridharze oder synthetische Elastomere gewählt werden.

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-Ιδ-

10. Bahn- bzw. plattenförmig es Material mit einer Vielzahl von

Zellstruktur aufweisenden polymeren Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß die polymeren Fasern in einem Rundgewebe verklammert sind und mit ihren Außenflächen in Folge vorhergegangener Expansion gegen das umgebende Material des Grundgewebes drücken.

eurem

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