DE2817226A1 - Bindemittel zur herstellung von genadelten bodenbelaegen - Google Patents

Bindemittel zur herstellung von genadelten bodenbelaegen

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Description

PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT, DIPLOMCHEMIKER
S KÖLN 51, OBERLÄNDER UFER 90 - 4 -
Beschreibung :
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bindemittel auf der Basis eines wässrigen Latex eines synthetischen Polymeren zur Herstellung von genadelten Bodenbelägen. Sie betrifft ferner die genadelten Bodenbeläge, die unter Verwendung des Bindemittels hergestellt sind.
Die Verwendung von wässrigem Latex von synthetischen Polymeren als Bindemittel für Textilfasern zur Herstellung von genadelten Bodenbelägen steigt durch die immer häufigere Verwendung von Belägen im häuslichen Bereich, etwa in Form von Böden und Wänden im Inneren des Hauses, Böden außerhalb des Hauses, Böden von Kraftfahrzeugen usw. an.
Die Verschiedenheit der Arten der genadelten Bodenbeläge (platt, vertikal geschlungen, vertikal geschnittenX, die Bindeverfahren (Imprägnieren in vollem Bad, gesteuertes Imprägnieren der Rückseite, Zerstäuben usw.), die verwendeten Fasern (Wolle, Polypropylen, Polyamide, Polyester, Acrylpolymere) verpflichten die Hersteller von synthetischen Latices, die als Bindemittel verwendbar sind, einen immer weiteren Bereich an Latices vorzusehen.
Die Notwendigkeit des Aufrechterhaltens der Verschleissfestigkeit der genadelten Bodenbeläge, die aus ökonomischen Gründen immer weniger Fasern enthalten, führt zur Verwendung von Bindungsmitteln in Form von Latices mit immer verbesserter Qualität.
Die erfindungsgemäßen Bindemittel sind auf der Basis eines wässrigen Latex eines synthetischen Polymeren, dessen Gehalt an wasserlöslichen Verbindungen, die in der wässrigen Phase gelöst sind, unterhalb von o,5 Gew.%, bezogen auf das Polymere, liegt.
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Die wasserlöslichen Verbindungen enthalten im wesentlichen Salze, die beispielsweise durch katalytische Reste, oberflächenaktive Mittel gebildet werden, sowie makromolekulare Verbindungen, wie beispielsweise carboxylierte Verbindungen.
Es wurde gefunden, daß unter sonst gleichen Bedingungen ein genügend geringer Gehalt des Latex an wasserlöslichen Verbindungen, die in der wässrigen Phase gelöst sind, zu einem genadelten Bodenbelag führt, der eine verbesserte Verschleissfestigkeit aufweist.
Als verwendbare synthetische Polymere in Form eines Latex gemäß der Erfindung können Copolymere von Butadien und Styrol, carboxylierte Copolymere von Butadien und Styrol, Copolymere von Styrol und Alkylacrylat, carboxylierte Copolymere von Styrol und Alkylacrylat, Copolymere von Vinylacetat und Alkylacrylat, carboxylierte Copolymere von Vinylacetat und Alkylacrylat, Copolymere von Vinylchlorid und Alkylacrylat, carboxylierte Copolymere von Vinylchlorid und Alkylacrylat, Copolymere von Vinylchlorid und Vinylidenchlorid, carboxylierte Copolymere von Vinylchlorid und Vinylidenchlorid verwendet werden.
Die Bestimmung des Gehaltes des Latex an wasserlöslichen Verbindungen, die in der wässrigen Phase gelöst sind, wird mit Hilfe der nachfolgend beschriebenen Methode durchgeführt, die die Eigenschaften einer semipermeablen Membran mit erhöhter Durchlassschwelle ausnutzt, die die Verbindungen mit geringer molekularer Masse und gegebenenfalls die carboxylierten makromolekularen Verbindungen durchlässt und die Polymerteilchen zurückhält:
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Man unterwirft den zu untersuchenden Latex mit einem bekannten Gewichtsgehalt an Trockensubstanz t1 ausgedrückt in Prozent einer ultrafiltration durch Hindurchführen durch eine Ultrafiltrierlaboreinrichtung, die mit einer semipermeablen Membran ausgerüstet ist, die kommerziell unter dem Namen "Iris 3538" von der Anmelderin vertrieben wird. Man bestimmt den Gewichtsgehalt an Trockensubstanz des ersten Tropfens des aufgefangenen Permeats t ausgedrückt in Prozent, der gleich demjenigen der wässrigen Phase des Latex ist.
Der Gehalt des Latex an wasserlöslichen Verbindungen t , die in der wässrigen Phase gelöst sind, ausgedrückt in Prozent wird als Gewicht in bezug auf das Polymere durch folgende Formel gegeben:
t (100 - t.,)
Ein als Bindemittel gemäß der Erfindung verwendbarer Latex wird allgemein aus einem Latex eines synthetischen Polymeren erhalten, das zur Herstellung von genadelten Bodenbelägen verwendbar und in bekannter Weise durch Polymerisation in wässriger Emulsion hergestellt ist, indem eine genügende Menge der wasserlöslichen Verbindungen aus dem letzteren entfernt werden. Dieses Entfernen kann beispielsweise durch Ultrafiltrieren mit einer semipermeablen Membran vorgenommen werden.
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Im Verlauf des Ultrafiltrierens durchdringen die Verbindungen, die in der wässrigen Phase gelöst sind,-die Membran und gelangen in das Permeat, während sich eine progressive Desorption und Entfernung von wasserlöslichen Verbindungen ergibt/ die an der Oberfläche der Teilchen des Latex adsorbiert sind. Das Ultrafiltrieren kann mit einer üblichen Anlage vorgenommen werden, wie man sie in der Industrie antrifft.
Eine derartige Anlage ist in der beigefügten Figur dargestellt. Sie besteht im wesentlichen aus einem Behälter 1, der den zu behandelnden Latex enthält, einem Behälter 2, der entionisiertes Wasser enthält, einem Ultrafilter 3 und einerpumpe 4. Der Behälter 2 über dem Behälter 1 sichert die Versorgung des letzteren mit entionisiertem Wasser über eine Leitung 5 und ein automatisches Ventil 6, das durch einen Schwimmer 7 betätigt wird, der sicherstellt, daß das Niveau des Bades in dem Behälter 1 konstant gehalten wird. Die Pumpe 4 pumpt den Latex durch eine Leitung 8 zum Ultrafilter 3. Durch eine Leitung 9, die mit einem Durchflußmesser 10 ausgerüstet ist, wird das von dem Ultrafilter 3 gelieferte Konzentrat in den Behälter 1 zurückgeführt. Eine Schlange 11 zum Hindurchführen von Wärmeaustauschflüssigkeit ist in dem in dem Behälter 1 enthaltenen Latex eingetaucht und sorgt für die Konstanthaltung der Temperatur. Eine Leitung 12 dient zum Anfahren der Anlage.
Ferner sind Absperrventile 13, 14, 15, 16 und 17 sowie Manometer 18 und 19 vorgesehen.
Das Anfahren der Anlage und der Ablauf des Verfahrens erfolgen folgendermaßen:
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Bei geschlossenem Ventil 14 und geöffnetem Ventil 13 wird die Pumpe 4 in Gang gesetzt, dann öffnet man die Ventile und 15 und schließt das Ventil 13. Durch aufeinanderfolgende Annäherungen reguliert man die öffnungen der Ventile und 15 derart, daß man den gewünschten Latexdurchsatz bei dem gewünschten Druck erhält, wobei die Druckdifferenz durch die Manometer 18 und 19 angezeigt wird, die den Verlust der Charge am Ultrafilter 3 wiedergeben.
Um eine gute Durchführung des Ultrafiltrierens zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, folgende Bedingungen einzuhalten:
Die semipermeable Membran muß eine erhöhte Durchlassschwelle aufweisen, die- im allgemeinen zwischen 5000 und 100000 ausgedrückt als Wert des Molekulargewichts von Prüfproteinen in neutralem gepuffertem Milieu liegt, die Geschwindigkeit des Latexdurchgangs durch die Membran muß oberhalb von O,5 m/s und vorzugsweise zwischen 1 und
2 m/s liegen, um die Kolmatierung hiervon zu vermeiden, obwohl der Verlust der Charge beim Ultrafiltrieren und die Scherwirkung, der der Latex unterworfen wird, begrenzt werden,
die Differenz der Drücke an beiden Seiten der Membran muß zwischen 0,1 und 6 Bar und vorzugsweise zwischen 1,5 und
3 Bar liegen,
die Temperatur des Latex muß zwischen 0 und 100° C und vorzugsweise zwischen 0 und 50° C liegen, wenn die Ausbeute an Permeat abnimmt, während der Gewichtsgehalt des Latex an Trockensubstanz ansteigt, wird es bevorzugt, das Ultrafiltrieren mit im wesentlichen konstanten Gewichtsgehalt, der allgemein zwischen 5 und 70 % und vorzugsweise zwischen 45 und 55 % liegt, gegebenenfalls nach Verdünnung, insbesondere in dem Fall, wo die Viskosität
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des Latex sehr erhöht wird, vorzunehmen, dem Stillegen der Anlage muß ein Spülzyklus mit·reinem Wasser folgen, um die irreversible Kolmatierung und damit das Arbeitsunfähigmachen der Membran zu vermeiden.
In dem Fall, in dem der Latex eine ungenügende mechanische Stabilität aufweist, um der ültrafiltrierbehandlung unterworfen zu werden, ohne Anlaß zur Bildung von Agglomeraten zu geben, kann man den Latex vorher auf einen alkalischen pH-Wert im allgemeinen zwischen 7,5 und 9,5 bringen. Am Ende des ültrafiltrierens kann der Latex konzentriert werden, wenn dies notwendig ist, und zwar auf einen Gehalt an Trockensubstanz, der für die vorgesehene Verwendung geeignet ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen erläutert:
Beispiele 1 und 2
Beispiel 1 ist ein Vergleichsbeispiel, während Beispiel 2 ein Beispiel gemäß der Erfindung ist.
Mit Hilfe eines Bindemittels wird ein genadelter Teppich insgesamt imprägniert, der eine oberflächliche Schicht aus Polypropylen und eine Unterschicht aus Wirkereiabfällen besitzt. Der Teppich wird dann bei einem Druck von 5 kg/cm2 foulardiert und dann in einem Tunnelofen bei einer Temperatur yon 13o°C während 1o min getrocknet.
Der auf diese Weise behandelte Teppich wird in Bezug auf Verschlexssfestigkeit entsprechend den drei folgenden Tests untersucht:
Schrifttest; Man bringt ein Streifenmuster auf der Vorderseite einer Probe des Teppichs mit Hilfe eines Metallteils an, das eine mehr oder weniger weiße Spur hinterläßt. Man
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-lobewertet diese Spur im Vergleich zu einer Probenbewertungsskala. Die Resultate sind ausgedrückt als Bewertungen von 1 bis 1of wobei die höchste Note angibt, daß die Probe am wenigsten durch die Streifung markiert ist.
Bleichtest: Die Gebrauchsschicht einer Probe des Teppichs unterwirft man einem wiederholtem und genormtem Abtreten, wodurch ein Glänzen und Bleichen verbleibt, das mehr oder weniger stark ist. Das Abtreten wird mit Hilfe einer als "British Tetrapod Walker" bezeichneten Vorrichtung vorgenommen. Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem sich drehenden Hohlzylinder, an dessen Innenfläche die zu prüfende Probe angebracht wird und innerhalb von dem in freiem Zustand ein Hammer mit vier schlagenden Massen in Form von Kugeln angeordnet ist, die sich an der Spitze eines regelmäßigen Tetraeders befinden. Man beurteilt visuell die Einwirkung nach einer bestimmten Anzahl von Zyklen durch den Zylinder, im vorliegenden Fall nach 1o Zyklen durch Vergleich mit einer Probenvergleichsskala. Die Resultate werden ausgedrückt durch eine Benotung von 1 bis 1o, wobei die höchste Note angibt, daß die Probe am wenigsten beeinträchtigt ist.
"Lisson"-Test: Man unterwirft die Gebrauchsschicht'einer Probe eines Teppichs dem Abrieb, der durch einen mechanischen Begeher hervorgerufen wird, der als "Lisson-Tretrad" bekannt ist. Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Rad, das an seinem Umfang mit vier Schuhen versehen ist, die mit Schuhsohlen aus Kautschuk mit einem Rillenprofil versehen sind und die im vorliegenden Fall mit einem Gesamtgewicht von 13 kg belastet sind, unter deren Wirkung die Fasern an der Oberfläche sich mehr oder weniger Zersausen. Das Rad vollführt eine Hin- und Herbewegung von einem Ende zum anderen der Probe, wobei auf diese Weise bei jedem Vor- und Zurückgehen ein Zyklus vervollständigt wird. Die Beeinträchtigung der Fasern nach einer
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bestimmten vorgegebenen Anzahl von Zyklen, im vorliegenden Fall 2oo Zyklen, wird durch Vergleich mit einer Probenvergleichsskala vorgenommen. Die Resultate werden mit Noten von 1 bis 1o benotet, wobei die höchste Benotung die geringste Beeinträchtigung angibt.
In den Beispielen 1 und 2 verwendet man entsprechend als Bindemittel wässrige Latices A und B von carboxylierten Butadien-Styrol-Copolymeren, enthaltend 43 % Butadien, 53 % Styrol und 4 % Äthylencarboxylsäuren.
Der Gehalt des Latex an wasserlöslichen Verbindungen, die in der wässrigen Phase gelöst sind, in Gewichtsprozent, bezogen auf das Polymere, beträgt 4,7 % für den Latex A und o,3 % für den Latex B.
Der Latex B wird aus dem Latex A, der 5o Gew.% Trockensubstanz enthält, erhalten, indem dieser der vorstehend geschilderten ültrafiltrierung ausgesetzt wird.
Das Ultrafiltrieren wird mit einer Einrichtung durchgeführt, die eine ültrafiltrierflache von o,7 m besitzt und mit einer Membran ausgerüstet ist, deren Durchlassschwelle 2o.ooo beträgt und die unter der Bezeichnung "Iris 3538" von der Anmelder in kommerziell vertrieben wird, wobei die Anlage durch eine Pumpe versorgt wird, die eine Leistung von 6 m /h bei einem Druck von 3 bar liefern kann. Während des ültrafiltrierens wird der Gehalt des Latex an Trockensubstanz mit Hilfe von entionisiertem Wasser konstant gehalten. Die Dauer des Ultrafiltrierens beträgt 12 h. Nach Entleeren der Anlage wird diese mit Wasser gespült. Eine Kolmatierung der Membran wird nicht festgestellt.
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Die Latices A und B werden auf einen pH-Wert von 9 eingestellt durch Zusatz von Ammoniak, zugesetzt in o,4 Gew.%, bezogen auf das Copolymere, Natriumalkylarylsulfonat, Emulgiermittel, dessen Rolle darin besteht, die Benetzung der Fasern des Teppichs zu verbessern, und mit entionisiertem Wasser auf einen Gewichtsgehalt an Trockensubstanz von 2o % verdünnt.
Die nachfolgende Tabelle gibt die Resultate an.
BeispielΊ Beispiel 2
Gewicht des angelagerten Bindemittels
2
in g/m
in %, bezogen auf die Probe 2o + 1 19+2
in g/m2 13o + 9 12o + 12
Schreibtest 6 7,5
Abriebtest 4,5 7,5
Begehungstest 7,5 8,5
Man erkennt, daß der Latex B gemäß der Erfindung zu einem genadelten Teppich führt, der bessere Eigenschaften aufweist als derjenige, der mit dem Latex A imprägniert ist.
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Claims (9)

PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT1 DIPLOMCHEMIKER 5 KÖLN Sl1 OBERLÄNDER UFER 90 Köln, den 31. März 1978 23 Rhone-Poulenc Industries, 22 Avenue Montaigne, 75 Paris 8eme (Frankreich) Bindemittel zur Herstellung von genadelten Bodenbelägen Patentansprüche :
1. Bindemittel zur Herstellung von genadelten Bodenbelägen auf der Basis eines wässrigen Latex eines synthetischen Polymeren, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt des Latex an wasserlöslichen Verbindungen, die in der wässrigen Phase gelöst sind, unterhalb von o,5 Gew.%, bezogen auf das Polymere, liegt.
2. Bindemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymere ausgewählt ist aus der Gruppe, die gebildet wird durch die Copolymeren von Butadien und Styrol, die carboxylierten Copolymeren von Butadien und Styrol, die Copolymeren von Styrol und Alkylacrylat, die carboxylierten Copolymeren von Styrol und Alkylacrylat, die Copolymeren von Vinylacetat und Alkylacrylat, die carboxylierten Copolymeren von Vinylacetat und Alkylacrylat, die Copolymeren von Vinylchlorid und Alkylacrylat, die carboxylierten Copolymeren von Vinylchlorid und Alkylacrylat, die Copolymeren von Vinylchlorid und Vinylidenchlorid, die carboxylierten Copolymeren von Vinylchlorid und Vinylidenchlorid.
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3. Bindemittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Latex erhalten wird aus einem Latex eines synthetischen Polymeren, der in bekannter Weise durch Polymerisation in wässriger Emulsion hergestellt wurde, wobei von dem letzteren eine genügende Menge der wasserlöslichen Verbindungen abgetrennt wurde.
4. Bindemittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtrennen der wasserlöslichen Verbindungen durch Ultrafiltrieren mit Hilfe einer semipermeablen Membran vorgenommen wurde.
5. Bindemittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran eine Durchlassschwelle zwischen 5.ooo und I00.000, ausgedrückt als Wert des Molekulargewichts von Prüfproteinen in neutralem gepuffertem Milieu,besitzt.
6. Bindemittel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ultrafiltrieren mit einem Gewichtsgehalt des Latex an Trockensubstanz vorgenommen wird, der im wesentlichen konstant ist und zwischen 5 und 7o % und vorzugsweise zwischen 45 und 55 % liegt.
7. Bindemittel nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des Ultrafiltrierens der Latex bis auf einen Gehalt an Trockensubstanz konzentriert wird, der zur vorgesehen Verwendung geeignet ist.
8. Genadeiter Bodenbelag, dadurch gekennzeichnet, daß er mit Hilfe eines Bindemittels nach einem der Ansprüche 1 bis 7 hergestellt ist.
8 C 9 8 /> 3 / 0 9 1 9
9. Verfahren zur Herstellung eines Bindemittels nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem Latex eines synthetischen Polymeren, das in bekannter Weise · durch Polymerisation in wässriger Emulsion hergestellt wurde, eine genügende Menge an wasserlöslichen Verbindungen durch Ultrafiltration unter Verwendung einer semipermeablen Membran entfernt werden, wobei der Gewichtsgehalt des Latex an Trockensubstanz zwischen 5 und 7o % und vorzugsweise zwischen 45 und 55 % durch Zugabe von entionisiertem Wasser gehalten wird.
1o. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß " das Ultrafiltrieren mit einem im wesentlichen konstanten Gewichtsgehalt des Latex an Trockensubstanz durchgeführt wird.
S Λ 3 / 0 j 1 9
DE2817226A 1977-04-22 1978-04-20 Verwendung eines Bindemittels mit geringem Gehalt an wasserlöslichen Verbindungen zur Herstellung von genadelten Bodenbelägen und die unter Verwendung dieses Bindemittels hergestellten genadelten Bodenbeläge Expired DE2817226C3 (de)

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