DE2523177A1 - Erzeugnis mit gras- oder teppichaehnlicher oberflaeche - Google Patents

Description

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n-J'p./-■ ί- --*■ v/alter BEIL 23. Mai 1975

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unsere Nr. 19 892 F/La

Chevron Research Company San Francisco, CaI., V.St.A.

Erzeugnis mit gras- oder teppichähnlicher Oberfläche

Die Erfindung bezieht sich auf einen künstlichen Rasen oder ein teppichähnliches Erzeugnis, das als Grundmasse plastizierten Schwefel enthält.

Frühere Patente, die künstlichen Rasen betreffen, sind die US-Patentschriften 3 422 615, 3 332 828, 3 157 557, 2 515 347, 2 061 750 und 1 939 846.

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In der US-Patentschrift 3 ^22 615 wird ein synthetisches, rasenähnliches Material beschrieben, das als eine Florware (pile fabric) ausgewiesen wird. Pasern, die zur Herstellung der Garne für die Fabrikation der Florware der obigen Patentschrift geeignet sein sollen, sind Polyolefine wie Polyäthylen und insbesondere Polypropylen, Nylon, Polyvinylverbindungen wie Polyvinylchlorid und Polyvinylidenchlorid, Polyester, Polyacrylnitril, Celluloseacetat und -triacetat, Viskoserayon und Glas.

Die US-Patentschrift 3 332 828 bezieht sich auf einen Kunstrasen, der vorzugsweise durch Weben von synthetischen Fasern auf einem Wilton-Webstuhl für Florware hergestellt wird, wobei eine Struktur erhalten wird, die aus einer gewebten Unterlage besteht, welche auf der einen Seite einen Flor besitzt. Auf die andere Seite der Unterlage wird dann eine geeignete Latexmasse aufgetragen, um die ganze Struktur formbeständig zu machen.

Die US-Patentschrift 3 157 557 beschreibt eine integriert aufgebaute Kunststoffbahn, die wie eine natürliche Grasfläche aussieht und eine glatte, flexible Grundschicht aus einem dicken Kunststoffmaterial besitzt, auf der sich eine Vielzahl von dicht stehenden, halmähnlichen Stielen aus Kunststoff befinden, die mit der Grundschicht integriert geformt sind.

In der US-Patentschrift 2 515 8*17 wird eine Oberflächenstruktur offenbart, die sich als Grünbelag für Golfplätze eignet.

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Die Struktur besitzt eine obere Schicht aus rauhem, mit Noppen versehenem Material. Dieses Material ist mit Schichten aus schwammgummiähnlichem Material unterlegt. Das unterlegte rauhe Material wird auf die Erde aufgebracht.

Die U.S. Patentschrift 2 051 750 bezieht sich auf G-rasmatten, die durch Aufsteppen eines wie Gras aussehenden Materials auf eine Grundschicht hergestellt werden.

In der U.S. Patentschrift 1 939 846 wird die Verteilung von faserigem Material gleichmässig auf der Oberfläche einer Bahn aus Gummimaterial beschrieben, worauf die Fasern in einer geheizten Presse auf die Bahn aufvulkanisiert v/erden.

Plastizierter Schwefel wurde bereits in verschiedenen Veröffentlichungen beschrieben, beispielsweise von J.I. -Jin in "Chemistry of Plasticized Sulfur", Petroleum Division, A.C.S. Symposion, Bd. 19, No. 2, März 1974, S. 234-241, und von C. Kinney Hancock in "Plasticized Sulfur Compositions for Traffic Marking", Industrial and Engineering Chemistry, Bd.46, No. 11, November 1954, S. 2431-2435. Patentschriften, die sich auf plastizierten Schwefel beziehen, sind beispielsweise die U.S. Patentschriften 3 316 115 "Marking Composition"; 3 434 852 "Plasticized Sulfur Compositions"; 3 447 941 "Sprayable Sulfur Road Marking Compositions"; 3 459 717 "Sulfur Based Plastic Composition"; 3 560 451 "Plastic and Nonflammable Sulfur Composition"; 3 453 125 "Plasticized Sulfur Compositions"; 3 674 525 "Plasticized Sulfur Compositions" und -3 676 166 "Plasticized Sulfur Compositions",.Fowie 3 823 019.

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Im vorliegenden wird auf die am gleichen Tag eingereichte

deutsche Patentanmeldung P (unsere Nr. 19 893)

der Anmelderin Bezug genommen.

Das erfindungsgemäße Produkt enthält eine Vielzahl von Pasern, die teilweise in eine erstarrte Grundmasse aus plastiziertem Schwefel eingebettet sind und mit einem Ende aus dieser Grundmasse herausragen, um eine rasen- oder teppichähnliche Oberfläche zu bilden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Schwefel mit Dicyclopentadien, aliphatischem Polysulfid, aromatischem Polysulfid oder Gemischen dieser Substanzen plastiziert.

Die Bezeichnung"Paser", wie sie hier verwendet wird, bezieht sich auf Stränge aus Einzelfäden wie auch aus Mehrfachfäden (Garne und Zwirne sowie Garne, die durch Zwirnen eines zerfaserten thermoplastischen Bandes hergestellt sind). Vorzugsweise wird Garn zur Herstellung des erfindungsgeipäßen Produktes verwendet. Das Garn kann durch Zwirnen von Fäden nach Methoden hergestellt werden, die von der Teppichfabrikation bekannt sind;(vgl. z.B. die US-PS 3 422 615). Beispiele für Materialien, die als Stränge aus Einzelfäden oder aus Mehrfachfäden, das heißt als Garne verwendet werden können, sind solche aus Kunststoffen wie auch Produkten tierischer Herkunft, z.B. Wolle. Vorzugsweise werden synthetische Materialien, d.h. Kunststoffmaterialien, verwendet, die zu Fäden und Garnen verarbeitet werden können, beispielsweise durch Extrudieren zu dünnen Folien und anschließendes Zerschneiden oder Zerreissen zu Fäden, die dann zu Garnen

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weiterverarbeitet werden. Polypropylen ist ein besonders "bevorzugtes Kunststoff material zur Herstellung von Fasern . zur erfindungsgemässen Verwendung, und ein "besonders geeignetes Polypropylengarn wird durch Zwirnen von zerfaserten Polypropylenbändern hergestellt. Weitere Materialien zur erfindungsgemässen "Verwendung sind andere Polyolefine, PoIyäthylenterephthalat, Polyacrylnitril, Viskoserayon, Celluloseacetat, Nylon, Polyvinylchlorid und Glas in Faserform.

Ausser in der U.S. Patentschrift 3 422 615 werden in den U.S. Patentschriften 3 177 557, 3 242 035 und 3 332 828 Materialien beschrieben, die zur Herstellung von Einzelfäden- wie auch Mehrfachfädensträngen (Garnen) verwendet werden können, um Kunstrasen herzustellen.

Unter anderem beruht die Erfindung auf der Beobachtung, dass erstarrter plastizierter Schwefel an Fasern überraschend gut haftet, insbesondere an Pasern wie Polypropylen, und ganz besonders an Polypropylen in Form von Garnabschnitten. Ferner wurde gefunden, dass das erfindungsgemässe Kombinationsprodukt eine besonders gute Haltbarkeit und Strapazierfähigkeit besitzt, sodass es vorzüglich geeignet ist, wenn es starker mechanischer Beanspruchung standhalten muss.

Plastizierter Schwefel, wie er hier verstanden wird, besitzt gewöhnlich einen niedrigeren Schmelzpunkt und eine höhere Viskosität als elementarer Schwefel. Ausserdem benötigt plastizierter Schwefel längere Zeit zum Kristallisieren, d.h. die Kristallisationsgeschwindigkeit von plastiziertem Schwefel

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ist geringer als die von elementarem Schwefel. Eine übliche Methode zur Ermittlung der Kristallisationsgeschwindigksit ist die folgende: Das Prüfmaterial (0,040 g) wird auf einem . Objektträger bei 130⁰G geschmolzen und dann mit einem'quadratischen Deckplättchen bedeckt. Der Objektträger wird auf eine Heizplatte gelegt und auf einer Temperatur von 78 -2°C gehalten, wobei "die Messung auf dem Glasträger mit einem Oberflächenpyrometer erfolgt. An einer Ecke wird die Schmelze mit einem Kristall des Prüf materials geimpft. Die Zeit bis zur Beendigung der Kristallisation wird gemessen. Plastizierter Schwefel ist also Schwefel, der ein Additiv enthält, das die Kristallisationszeit innerhalb der Fehlergrenze erhöht, d.h. die mittlere Kristallisationszeit des plastizierten Schwefels ist grosser als die mittlere Kristallisationszeit des elementaren Schwefels. Für die erfindungsgemässen Zwecke werden als Plastizierungsmittel Substanzen verwendet, die beim Zusatz zu geschmolzenem, elementarem Schwefel eine Erhöhung der Kristallisationszeit gegenüber der von elementarem Schwefel selbst bewirken. In einer Versuchsreihe benötigte elementarer Schwefel 0,44 Minuten zum Kristallisieren unter den obigen Bedingungen, während Schwefel mit einem Gehalt von 3,8?6 eines Phenol-Schwefel-Addukts (wie in der DT-OS 23 2Ί 175*0. beschrieben) 2,9 Minuten benötigte. Schwefel mit einem Gehalt von 6,6$ bzw. 9,9?° des gleichen Phenol-Schwefel-Addukts benötigte 5,7 bzw. 22 Minuten.

Anorganische Plastizierungsmittel sind Eisen-, Arsen- und Phosphorsulfide, aber besonders "bevorzugte Plastizierungsmittel sind organische Verbindungen, die mit Schwefel unter

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Bildung schwefelhaltiger Produkte reagieren können, wie z.B. Styrol, «/.-Methylstyrol, Dicyelopentadien, Vinylcycloh'exeti, die Addukte aus aromatischen Verbindungen und Schwefelder DT-öS 23 24 175.0 sowie die aromatischen Verbindungen, die zur Herstellung dieser Addukte verwendet werden, aromatische oder aliphatische flüssige Polysulfide (z.B. die unter der Handelsmarke Thiokol LP-3 oder LP-32 vertriebenen Produkte) und die Mittel zur Viskositätsregulierung, die in den TJ.S. Patentschriften 3 674 525, 3 453 125 und 3 676 166 "beschrieben werden. Die bevorzugten aromatischen Plastizierungsmittel sind Styrol und das Phenol-Schwefel-Addukt der DT-OS 23 2k 175 ·0 Die bevorzugte aliphatische Verbindung ist Dicyclopentadien.

Eine bevorzugte Zusammensetzung auf Basis von plastiziertem Schwefel enthält Dicyclopentadien, Schwefel, Glasfasern und Talk.

Der elementare Schwefel kann kristallin oder amorph sein, und er kann geringe Mengen Verunreinigungen enthalten, wie sie normalerweise in handelsüblichen Schwefelsorten gefunden werden. Die optimalen Schwefelmengen in der Zusammensetzung sowie die Mengen der anderen Komponenten können erheblich schwanken. Im allgemeinen werden aber bei einem Schwefelgehalt von 73 bis 97 Gewichtsprozent zufriedenstellende Ergebnisse erzielt.

Dicyclopentadien ist im Handel leicht erhältlich, im allgemeinen in einer Reinheit von etwa 96$ und darüber. Vorzugsweise wird es in der obigen "besonders geeigneten Zusammen-

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S-

setzung des plastizierten Schwefels in' einer Menge von etwa 1 "bis 7 Gewichtsprozent angewandt.

Die Glasfasern werden in der bevorzugten Zusammensetzung vorzugsweise in Form von gemahlenen Pasern verwendet, deren Iiänge im allgemeinen bei etwa 0,8 mm bis 6,4 mm und im günstigsten Falle im Durchschnitt bei etwa 1,6 mm liegt. Diese Fasern, die im allgemeinen aus Glas mit hohem Siliziumdioxidgehalt bestehen, sind im Handel leicht erhältlich, oft mit Stärke.als Bindemittel beschichtet. Die Art des Glases ist aber nicht kritisch, so lange die erhaltene Zusammensetzung die entsprechende Seherfestigkeit besitzt, die vorzugsweise bei etwa 28 bis 56 kg/cm liegt. Die Glasfasern m_achen vorzugsweise etwa 1 bis 5 Gewichtsprozent der erfindungsgemässen Zusammensetzung aus. ' ·

Der Talk, der in der bevorzugten Zusammensetzung aus Dicyclopentadien, Schwefel, Glasfasern und TaTk vorzugsweise verwendet wird, ist ein blättriges Produkt oder eine dichte Sorte wie z.B. Steatit. Auch verunreinigte Sorten wie z.B. Speckstein können benutzt werden. Dieser Bestandteil wird vorzugsweise in einer Menge von etwa 1 bis 15 Gewichtsprozent der Zusammensetzung angewandt und erfüllt eine doppelte Funktion: Er macht das Gemisch thixotrop und dispergiert die Glasfasern in der Zusammensetzung, wodurch eine Agglomerierung .r- der Fasern verhindert wird.

Die bevorzugte Zusammensetzung wird als fließfähiges™ Gemisch der^; Bestandteile zur Anwendung gebracht, wobei der Schwefel

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und Dicyclopentadien in geschmolzenem Zustand vorliegen, und die Glasfasern und Talk in dem geschmolzenen.Material ' verteilt sind. Die Zusammensetzung wird also durch homogenes Mischen der Bestandteile "bei einer Temperatur hergestellt, die hoch genug ist, um Schwefel und Dicyclopentadien in geschmolzenem Zustand zu halten. Eine Temperatur von etwa 115°C bis 160⁰C ist befriedigend, aber Temperaturen von etwa 135⁰C bis 160°C sind am besten geeignet. Jeder übliche Kessel oder ein anderes Reaktionsgefäss, das die erforderliche Temperatur gewährleistet und Mischeinrichtungen besitzt, kann zur

verwendeten Herstellung der erfindungsgemäss / Zusammensetzung verwendet

werden.

Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung. Wie hier gezeigt ist, liegt" der plastizierte Schwefel auf dem Enä^" oder Fußboden auf, und die Garne oder Fasern sind in den plastizierten Schwefel eingebettet. Die Schichtdicke des plastizierten Schwefels kann unterschiedlich sein, liegt aber im allgemeinen zwischen etwa 6,4 um und 76 mm, im günstigsten Falle zwischen etwa 12,8 mm und 50 mm. Ein Torteil bei der Herstellung des erfindungsgemässen Produktes besteht darin, dass es für Anwendungszwecke im Freien an Ort und Stelle produziert werden kann, aber auch eine Fabrikation in Teilstücken oder Abschnitten In einer Fabrik möglich ist. Gewöhnlich wird das Produkt durch Eintauchen oder Einbetten der Fasern in den geschmolzenen, plastizierten Schwefel hergestellt, worauf eine Unterlage .oder ein anderes Hilfsmittel entfernt wird, das verwendet v/erden kann,

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um die Fasern oder Garnelemente beim Einbetten in den geschmolzenen, plastizierten Schwefel und während des Erstarrens des plastizierten Schwefels an ihrer Stelle zu halten.

Beispiele

Beispiel 1 - Mastix aus plastiziertem Schwefel als Teppichgrundlage

Ein Mastix aus plastiziertem Schwefel wurde hergestellt durch Erwärmen eines Gemisches von 3 Teilen Dicyclopentadien und 100 Teilen geschmolzenem Schwefel, bis ein merklicher Anstieg der Viskosität festzustellen war. Anschließend wurden 10 Teile Talk und 3 Teile Glasfasern (zu einer Länge von etwa 3j2 mm gemahlen) zugesetzt, und das ganze Gemisch wurde gerührt, bis es homogen war. Dieser Mastix wurde dann auf eine glatte Bodenfläche von 30 χ 45 cm ausgegossen, die in einer Dicke von etwa 9»5 cm mit feinem Kies bedeckt war. Bevor der Schwefelmastix erhärtete, wurde ein geschorener Teppich oder eine Florware zur Verwendung in Räumen und im Freien;erhalten durch Auftuften von Polypropylengarn auf eine primäre Unterlage aus Polypropylen, und ohne Latex oder eine weitere sekundäre Unterlage, auf den Mastix aufgelegt. Als dieser erhärtet war, wurde eine Ecke der Unterlage gelockert, und dann wurde die ganze Unterlage nach oben weggezogen, durch die Florfäden hindurch, wobei die

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.-11,

Bu schel sicher verankert in der glatten, harten Mastixober-

■ *.. ..- ■■-. fläche zurückblieben. Das fertige Produkt hatte das Aus-·.

sehen.eines Grasrasens. . " ■

Ein unerwarteter Torteil des erfindungsgemässen Produkts war die ausgezeichnete Haftung der Polypropylenfasern oder des Garns an dem plastizierten Schwefel und die dadurch erreichte Befestigung.

Beispiel 2 - Mastix aus nichtplastiziertera Schwefel als Teppichgrundlage

(a) Ein kleines Stück (10 χ 10 cm) eines auf Polypropylen getufteten Teppichs zur Verwendung in Räumen und im Freien wurde mit der Oberseite nach unten (etwa 6,4 mm) in ein geschmolzenes Gemisch (12,7 mm tief) aus Schwefel unS Glasfasern getaucht. Nach dem Erhärten des Schwefels wurde die"Unterlage des Teppichs weggeschnitten, wobei eine grasähnliche Struktur zurückblieb, die durch das erstarrte Gemisch aus Schwefel und Glasfasern an Ort und Stelle gehalten wurde.

(b) Das gleiche Experiment wurde wiederholt, aber die Glasfasern wurden durch Sand ersetzt. Die Ergebnisse waren die gleichen.

Das obige Experiment zeigt, dass Schwefel, mit oder ohne ein zusätzliches Material wie Talk oder Sand oder Glasfasern, anstelle von plastiziertem Schwefel für die erfindungsgemässen Zwecke verwendet werden kann. Die anderen Arbeiten und Versuchsergebnisse zeigen jedoch, dass plastizierter Schwefel erfindungsgemäss seine Aufgaben besser erfüllt.

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Claims (5)

1. Patentansprüche:

   [ 1. !Erzeugnis mit gras- oder teppichähnlicher Oberfläche,

   gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Pasern, die teilweise in eine erstarrte Grundmasse aus plastifiziertem Schwefel eingebettet sind und mit einem Ende aus dieser Grundmasse herausragen.
2. 2. Erzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwefel mit Dicyclopentadien, aliphatisehern PoIysulfid, aromatischem Polysulfid oder Gemischen derselben plastiziert ist.
3. 3. Erzeugnis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pasern aus Wolle, Baumwolle, Polyamid, Polypropylen, Polyäthylen, Polyurethan oder Gemischen derselben bestehen.
4. 4. Erzeugnis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pasern aus Polypropylen bestehen.
5. 5. Erzeugnis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der plastizierte Schwefel etwa 65 bis 97 Gew.-% Schwefel, etwa 1 bis 7 Gew.-/? Dicyclopentadien, etwa 1 bis 5 Gew.-/S Glasfasern und etwa 1 bis 15 Gew.-JS Talk enthält.

   Für: Chevron Research Company

   San Franc$sco///Cal., V.St.A.

   Dr.H.JVWoIff Rechtsanwalt

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