DE2509821A1

DE2509821A1 - Verfahren zur herstellung von materialien mit einer floroberflaeche

Info

Publication number: DE2509821A1
Application number: DE19752509821
Authority: DE
Inventors: Malcolm Hemming
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1974-03-06
Filing date: 1975-03-06
Publication date: 1975-09-11
Also published as: GB1492943A; CA1046221A; AU7872575A; SE7502457L; LU71961A1; ES435353A1; DK90475A; US3987228A; IT1033351B; NL7502587A; JPS50124965A; BE826178A; FR2263108A1

Description

T D„ C₄T Patentanwälte:

I IEDTKE - DÜHLING - EVNfcE

Dipl.-Ing. Tiedtke
Dipl.-Chem. Bühling Dipl.-Ing. Kinne

2509821 8 München 2, Postfach 202403

Bavariaring 4

Tel.: (0 89) 53 96 53-56 Telex: 5 24845 tipat

cable: Germaniapatent München

6. März 1975 B 6492

Imperial Chemical Industries Limited London, Großbritannien

Imperial Chemical Industries Ltd. London, Großbritannien

Verfahren zur Herstellung von Materialien mit einer Floroberfläche

Die Erfindung betrifft Verbesserungen bei der Herstellung von Materialien mit einer Floroberflache. Es ist schon bekannt, daß Materialien mit einer Floroberfläche bzw. mit einem Haarbesatz aus thermoplastischen Stoffen hergestellt werden können, indem man eine Folie des Materials gegen eine erhitzte Oberfläche preßt, so daß wenigstens die Folienoberfläche schmilzt und leicht an der erhitzten Oberfläche klebt. Die Folie wird dann von der erhitzten Oberfläche in der Weise abgezogen, daß dabei aus der

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Folienoberfläche feine Fasern herausgezogen werden. Es wurde auch vorgeschlagen, daß man einen verbesserten Florbesatz erhält, wenn man die feinen Fasern bei ihrer Bildung kühlt und so gewährleistet, daß sie mit dem übrigen thermoplastischen Material vereinigt bleiben anstatt an der erhitzten Oberflä- ' ehe kleben zu bleiben.

Es wurde vorgeschlagen, daß man diese Faserbildung dadurch erreicht, daß man das Kunststoffmaterial zwischen zwei Bändern, von denen ein Band erhitzt wird, zwischen einem Band und einer erhitzten Walze oder zwischen zwei Walzen, von denen eine erhitzt und die andere kalt ist, hindurchführt. Es wurde auch schon vorgeschlagen, daß ein Grundmaterial, wie z.B. Papier oder ein Gewebe oder Filz, zusammen mit der Folie aus thermoplastischem Material durch einen solchen Apparat geführt wird, wobei sich das thermoplastische Material zwischen der erhitzten Oberfläche und dem Grundmaterial befindet. Der thermoplastische Kunststoff wird durch die erhitzte Oberfläche geschmolzen und fester mit dem Grundmaterial verbunden als es an der beheizten Oberfläche haftet, so daß das Grundmaterial mit dem daran anhaftenden Polymeren von der Walze abgezogen werden kann und dabei infolge der Haftung an der beheizten Oberfläche feine Polymerisatfasern herausgezogen werden, die an dem Grundmaterial haften bleiben. Es wurde auch schon vorgeschlagen, daß bei gewissen Materialien das Polymere während der Faserbildung vernetzt werden kann.

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Ein Problem, des bei auf diese Weise hergestellten Produkten auftritt, besteht darin, daß die Abriebbeständigkeit des Flors gering ist und sich die feinen Fasern bei einem Gebrauch des Florbesatzmaterials manchmal zu leicht von der Grundlage trennen. Dies ist vermutlich in gewissem Maße auf das niedrige Molekulargewicht des Polymerisats zurückzuführen, das notwendig ist, wenn man eine befriedigende Floroberfläche mit praktisch annehmbaren Geschwindigkeiten erzeugen will. ·

Es iöt eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Mangel zu beseitigen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Materials mit Floroberfläche besteht darin, daß man ein vernetzbares thermoplastisches Material zwischen ein Grundmaterial und eine Oberfläche legt, die auf eine Temperatur erhitzt ist, bei der das thermoplastische Material an ihr haftet, das Grundmaterial von der erhitzten Oberfläche mit dem daran haftenden thermoplastischen Kunststoff abzieht, so daß der thermoplastische Kunststoff zwischen der erhitzten Oberfläche und dem Grundmaterial in feine Fasern gezogen wird, und daß man diese feinen Fasern selbsttragend macht, von der erhitzten Oberfläche trennt und anschließend das thermoplastische Material vernetzt.

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ie Erfindung schafft auch ein Florbesatzinaterial mit feinen Fasern a" * "errststem thermoplasticchem Material

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die durch das thermoplastische Material an eine Unterlage gebunden sind, sowie ferner Materialien, die nach dem vorgenannten Verfahren hergestellt sind.

Es ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wichtig, daß der thermoplastische Kunststoff während der Faserbildung

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nicht vernetzt ist, da eine Vernetzung bei gewissen Materialien die Faserbildung hemmt. Die Erfindung ist daher auf eine Vernetzung im Anschluß an die Faserbildung gerichtet.

Es ist bekannt, daß bestimmte physikalische Eigenschaften von Kunststoffen, wie z.B. Schlagfestigkeit, Reißfestigkeit, Zerreißdehnung und Modul durch Vernetzung des Polymerisats gesteigert werden können. Es gab jedoch keinen Vorschlag, daß diese Technik auch bei Florbesatzmaterialien zur Steigerung ihrer Abriebbeständigkeit angewandt werden kann. Bei den hier in Betracht kommenden Faserbildungsverfahren kann die Oberfläche zur Unterstützung der Faserbildung mit Vertiefungen versehen sein (US-PS 3 600 260), oder die Oberfläche kann ein Band (GB-PS 1 139 165) oder eine Walze (US-PSen 3 701 621 und 3 708 565) sein. Vorzugsweise ist die erhitzte Oberfläche eine Walze, vorzugsweise eine solche mit im wesentlichen glatter Oberfläche, worunter eine glatte, glänzende oder matte Walze ohne spezielle Vertiefungen für die Begrenzung der Fasergestalt (GB-PSen 1 378 638, 1 378 639 und 1 378 640) zu verstehen ist.

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Bei dem "bevorzugten Verfahren ist die Temperatur der.erhitzten Oberfläche so gewählt, daß der thermoplastische Kunststoff für die Verbindung mit dem Untermaterial genügend erweicht ist, obgleich er vorher mit dem Untermaterial schon zu einem Schichtstoff verbunden sein kann. Die Wahl des Untermaterials hängt von der Verwendung des Produktes ab, wenngleich Beispiele für bevorzugte Untermaterialien Papier, Gewebe und Filze sind.

Unabhängig davon, welches dieser Verfahren Anwendung findet, werden die feinen Fasern vorzugsweise selbsttragend gemacht, indem man sie während ihrer Bildung bei der Trennung des Thermoplasten von der beheizten Oberfläche kühlt. Die Kühlung kann von vorn erfolgen, z.B. indem man ein Kühlmedium in den bei der Fortführung des Thermoplasten von der beheizten Oberfläche gebildeten Walzenspalt bläst. Die Kühlung kann auch von hinten erfolgen, indem man des Material über einen gekühlten Stab abzieht und/oder indem man Kühlmittel in einem Abstand von der beheizten Fläche gegen die Seite der Grundschicht bläst, wobei das Kühlmittel - insbesondere bei einer porösen Grundschicht - durch die letztere in die Faserbildungszone gelangt. Das Kühlgas kann durch öffnungen in dem.gekühlten Stab zugeführt werden, wenn ein solcher zur Unterstützung des Abzugs von der beheizten Oberfläche benutzt wird. Es kann auch eine Kombination aus Stirn- und Rückenkühlung der eben beschriebenen Art Anwendung finden. Die Textur und die Länge

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des Flors kann durch sorgfältige Einstellung des Winkels bestimmt werden, unter dem das Material von der beheizten Oberfläche abgezogen wird,sowie auch durch die Stärke der Kühlung des Flors beim Abziehen von der Oberfläche, wie in der.britischen Patentanmeldung Nr. 55831/72 beschrieben ist. Nach dieser Anmeldung wird das Material vorzugsweise über einen in geeigneter Weise geformten Stab von der beheizten Oberfläche abgezogen. Obgleich dieser Stab vorzugsweise an der Stelle, Wo er mit der Bahn nach deren Trennung von der Oberfläche in Kontakt kommt, gekühlt wird, kann er eine solche Form haben, daß die Bahn nach Verlassen der heißen Walze mit ihm eine gewisse Strecke in Kontakt bleibt. In diesem Falle kann der Teil des Stabes, mit dem die Bahn nach Verlassen der heißen Oberfläche in Kontakt ist, selbst erhitzt werden, wodurch eine verbesserte Abriebbeständigkeit des Florbesatzes erreicht wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf alle thermoplastischen Materialien anwendbar, jedoch hängt die Temperatur der für die Florbildung benutzten heißen Oberfläche von der Art des Materials ab. Die Wahl des Materials hängt von der Verwendung des Häarbesatzmaterials ab. Es wurde jedoch gefunden, daß man besonders gefällige Produkte bei Verwendung der folgenden Materialien erhält: Polymere und Copolymere von Olefinen, wie z.B. Polyäthylen, Polypropylen, Äthylen/ Propylen-Copolymere, Copolymere aus Äthylen und Vinylacetat,

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Polymere und Copolymere des VinylChlorids, Polymere und Copolymere des Styrols, Polyester, wie Polyäthylenterephthalat, und verschiedene Nylonarten zusammen mit irgendwelchen anderen bekannten thermoplastischen Materialien.

Das thermoplastische Material kann derart sein, daß es unter gewissen Bedingungen vernetzt werden kann oder es kann Vernetzungsmittel enthalten, die während der Bildung der feinen Fasern nicht aktiviert sind, jedoch später aktiviert werden können. Der thermoplastische Kunststoff kann entweder direkt von einer Strangpresse oder von einer Folienrolle kommen. Alternativ kann die Folie direkt durch Strangpreßbeschichten des Untermaterials gebildet werden.

Beispiele für besonders geeignete Untermaterialien sind gewebte und nicht gewebte Textilbahnen, wie z.B. Hesian, Baumwollgewebe, Glasfasermull und Leinenmull. Das Substrat kann auch Papier oder Metall oder Pappe sein und Löcher enthalten, um die Haftung zwischen dem Substrat und dem thermoplastischen Material zu verbessern.

Die Wahl des Vernetzungsmittels hängt von der Art der Polymeren und den Bedingungen ab, unter denen die Vernetzung erfolgt. Beispielsweise kann Polyäthylen ohne Zusatz von Vernetzungsmitteln durch beschleunigte Elektronen vernetzt werden. Alternativ können Vernetzungsmittel eingesetzt werden,

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ζ. B-. durch Hitze aktivierbare Vernetzungsmittel, wenngleich, diese Art nicht bevorzugt wird, da das Vernetzungsmittel während der Florbildung nicht aktiviert werden darf und daher die Aktivierung bei einer höheren Temperatur erfolgen muß als der Florbildungstemperatur. Der Florbesatz des Produktes wird jedoch manchmal durch Erhitzen auf Temperaturen oberhalb des Erweichungspunktes des Polymerisats beschädigt; deshalb werden durch Hitze aktivierte Vernetzungsmittel nicht bevorzugt. Alternativ kann das Vernetzungsmittel durch Bestrahlung aktiviert werden, jedoch wird diese Arbeitsweise nicht bevorzugt, da sie gefährlich und kostspielig ist. Vorzugsweise werden daher Vernetzungsmittel eingesetzt, die durch Licht aktiviert werden, beispielsweise durch UV-Licht.

Beispiele für geeignete lichtaktivierte Vernetzungsmittel sind Mischungen aus Photoinitiatoren und polyfunktiönellen Vernetzungsmitteln. Beispiele für geeignete Initiatoren sind aromatische Karbonylverbindungen, wie z. B. Xanton, Dextro- oder Lävo-campherchinon, 2-Methylanthrachinon oder ^■^'-Dichlormethylbenzophenon. Beispiele für geeignete polyfunktionelle Vernetzungsmittel sind Polyallyl-oder Polyvinylverbindungen, wie z.B. Triallylcyanurat , Diallylsebacat, Tetrallylpyromellitat, Triallylphosphat, Divinylbenzol und Tri- · vinylbenzol. Diese Mischungen von Verbindungen erwiesen sich als besonders brauchbar zur Vernetzung florbildender Polyolefine, wie z.B. Polyäthylen. Sie können aber auch bei anderen

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Polymerisaten verwendet werden, wie z.B. Polyvinylchlorid, Polyester, wie z.B. Polyathylenterephthalat, und Polyamiden.

Die zu verwendenden Mengen an Vernetzungsmitteln sind die normalerweise zur Vernetzung verwendeten Mengen, beispielsweise bis zu 1 Gew.-% des Polymerisats an Photoinitiator zusammen mit bis zu 5 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 1 Gew.-%, des Polymerisats an polyfunktionellem Vernetzungsmittel. Die Vernetzungsmittel werden vorzugsweise als Vormischung in die Palymerisatmasse eingearbeitet. Wenn photoinitiierte Vernetzungssysteme der oben beschriebenen Art verwendet werden, erfolgt die Vernetzung durch Bestrahlung des Florbesatzproduktes mit sichtbarem Licht oder UV-Licht einer Wellenlänge in dem Bereich von 200 bis 700-10~"m während eines Zeitraums von bis zu 1 Stunde, wobei das Material auf einer Temperatur unterhalb der Florbildungstemperatur gehalten wird. Wenn die Polymeren ohne Vernetzungsmittel durch Bestrahlung vernetzt werden, benutzt man vorzugsweise Elekronenbeschleuniger, die eine Dosis in dem Bereich von 5 bis 30 Megarad liefern.

Es wurde gefunden, daß die erfindungsgemäße Technik die Herstellung verbesserter Materialien aus Polymeren mit einem Molekulargewicht gestattet, das zur Herstellung von Florbesatzmaterialien nach den oben beschriebenen Verfahren am besten geeignet ist. Die Vernetzung setzt den Schmelzfließindex des Polymeren in dem Endprodukt herab, wodurch die Ab-

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riebbeständigkeit der Floroberfläche verbessert wird. Außerdem wird die Löslichkeit des Polymeren in bestimmten Lösungsmitteln verringert, und die Formbeständigkeit des Polymeren bei Temperaturen in der Gegend seines Schmelzpunktes -wird verbessert, was besondere Vorteile bei der Herstellung von auf eine Unterlage aufgebrachten Schichtmaterialien bietet, da man das Material zur Verbesserung der Haftung an der Unterlage erhitzen kann.

Das Polymer kann auch leichter während der anschließenden Verarbeitung, z.B. während der Vakuumverformung, erhitzt werden. Ferner hat das Material eine erhöhte Beständigkeit gegenüber kochendem Wasser sowie eine erhöhte Beständigkeit gegenüber Spannungsrißbildung, wenn es Eeinigungsmitteln ausgesetzt wird, welche die Reinigung erleichtern. Der Flor selbst ist steifer und federnder und somit für Schutzverpakkungen und Wand- und Fußbodenbeläge sehr brauchbar.

Andere Vorteile unseres Verfahrens bestehen darin, daß ein Teil der Oberfläche des Florbesatzmaterials während der Photovernetzung maskiert werden kann, um auf bestimmten Flächen die Vernetzung zu verhindern. Da die Vernetzung den Schmelzpunkt des Polymeren anhebt, haben die unvernetzten Bereiche einen geringeren Schmelzpunkt. Durch Erhitzen des Materials auf eine Temperatur zwischen die Schmelzpunkte des vernetzten und des unvernetzten Polymeren kann man daher ein.en

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Prägeeffekt erzielen, der darauf beruht, daß nur die unverne.tzten Bereiche schmelzen und schrumpfen.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele erläutert, von denen einige zu Vergleichszwecken angeführt sind.

Beispiel 1

Eine etwa 80 pm dicke Folie aus- Polyäthylen gerin- ger Dichte wurde mit einer Geschwindigkeit von 1 m/min zusammen mit einer Papier-Unterlage der Oberfläche einer auf 160⁰C erhitzten Walze zugeführt, wobei sich das Polyäthylen zwischen der Walzenoberfläche und der Unterlage befand. Die zwei Materialien liefen zusammen um die Oberfläche der WaI-. ze, wobei das Polyäthylen geschmolzen und an die Papier-Unterlage gebunden wurde. Der so gebildete Schichtstoff wurde über einen von innen gekühlten Metallstab von der beheizten Oberfläche abgezogen, so daß das Polyäthylen infolge seiner geringen Haftung an der Walzenoberfläche in feine Fasern gezogen wurde. Diese feinen Fasern wurden bei ihrer Bildung dadurch gekühlt, daß man einen Kaltluftstrom zwischen die Walze und das Polymerisat an deren Trennstelle richtete.

Die erste Probe der Folie enthielt keine Vernetzungsmittel; die zweite Probe enthielt 0,2 Gew.-% Xanthon und 2' Gew.-% Triallylcyanurat. Es wurden drei Proben des zweiten Materials genommen. Die erste Probe blieb unbestrahlt; die zweite Probe

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wurde 40 Minuten einer Thorn-Blaulichtlampe von 400 Watt ausgesetzt; die dritte Probe bestand aus der zweiten Probe, die 5 Minuten erhitzt worden war.

Der Abriebwiderstand jeder Probe wurde durch die Taber-Prüfung gemessen. Die Ergebnisse waren wie folgt:

Probe Prüfergebnis

1 50

2 60

3 700

4 500

Nach der Taber-Prüfung wird eine kreisförmige Probe des Produktes mit der Florseite nach oben auf eine Drehscheibe gespannt, wobei zwei Gewichte von je 250 g in gleichem Abstand von dem Mittelpunkt der kreisförmigen Probe an diametral gegenüberliegenden Stellen auf die Floroberfläche drücken. Die Scheibe wird dann gedreht und das Prüfergebnis ist die Anzahl der Umdrehungen der Probe, die eine sichtbare Verschlechterung der Florstruktur hervorrufen.

Kurz zusammengefaßt betrifft die Erfindung die Einarbeitung von Vernetzungsmitteln, vorzugsweise photoinitiierten Mitteln, in ein zum Klebspinnen verwendetes Polymerisat und die Vernetzung nach der Florbildung.

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Claims

Patentansprüche

11J Verfahren zur Herstellung von Material mit einer Floroberfläche durch Zwischenlegen eines vernetzbaren thermoplastischen Materials zwischen ein Untermaterial und eine auf eine Temperatur erhitzte Oberfläche, bei welcher der Thermoplast an der Oberfläche klebt, Abziehen des Grundmaterials von der erhitzten Oberfläche mit dem daran klebenden Thermoplasten, so daß der Thermoplast zwischen der Oberfläche und dem Grundmaterial in feine Fasern gezogen wird, Überführen der feinen Fasern in den selbsttragenden Zustand und ihre Trennung von der erhitzten Oberfläche, dadurch gekennzeichnet,, daß man den Thermoplasten anschließend vernetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoplast ein Vernetzungsmittel enthält, das während der Florbildung nicht aktiviert wird, jedoch nach der Florbildung zwecks Vernetzung des Thermoplasten aktiviert werden kann.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vernetzungsmittel durch Licht aktiviert wird.

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4-. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Vernetzungsmittel eine Mischung aus einem Photoinitiator und einem oder mehreren polyfunktionellen Vernetzungsmitteln ist.
5. Material mit einem Florbesatz, der aus feinen Fasern aus thermoplastischem Material besteht und durch das thermoplastische Material an eine Unterlagsbahn gebunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material vernetzt ist.

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