DE3780419T2

DE3780419T2 - Herstellungsverfahren fuer ein laminat.

Info

Publication number: DE3780419T2
Application number: DE8787310540T
Authority: DE
Inventors: Naoyuki C O Mitsubishi Yu Kato
Original assignee: Mitsubishi Chemical BASF Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical BASF Co Ltd
Priority date: 1986-12-02
Filing date: 1987-11-30
Publication date: 1992-12-10
Anticipated expiration: 2007-12-01
Also published as: EP0270330A3; EP0270330A2; EP0270330B1; US4836871A; DE3780419D1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren für ein Laminat. Insbesondere bezieht sie sich auf ein Herstellungsverfahren für ein Laminat, welches Steifheit, Wärmeisolierungseigenschaften und Schutzeigenschaften besitzt, und tiefgezogen werden kann, wodurch Materialien gebildet werden, die sich für eine breite Vielzahl von Anwendungen, einschließlich Decke, Türausstattung, hintere Teile, Sitzlehne, Kofferraumdeckel, Kofferraumperipherie, Boden und andere Innenteile von Automobilen, Decken und Wänden von Gebäuden und dekorative Container eignen.
In der Vergangenheit ist die Innenausstattung von Automobilen aus Materialien hergestellt worden, welche eine Temperatur, die 100ºC überstieg, aushalten konnten, wie beispielsweise Harzfilz, dessen Fasern mit Phenol-Aldehydkondensationsharz verpackt waren, expandierte synthetische Harze, Polypropylenkomplexe und Polypropylenwellpappe. Von diesen Materialien besitzt Harzfilz ausgezeichnete Steifheit, Temperaturformstabilität, Dimensionsstabilität und Schutzwirkung, aber ist im Hinblick auf Formbarkeit, Schlagzähigkeit und Leichtigkeit unterlegen. Polypropylenwellpappe besitzt ausgezeichnete Steifheit und Leichtigkeit, aber es ist schwierig, sie tiefzuziehen, und da sie gewellt ist, besitzt sie den Nachteil, daß ihre Stärke richtungsabhängig ist. Expandierte synthetische Harze wie beispielsweise Polystyrol weisen überlegene Leichtigkeit auf, aber sie besitzen geringe Formbarkeit und Biegebeständigkeit. Darüber hinaus besitzt die Oberfläche von expandiertem synthetischen Harz nach dem Formen keine angenehme Griffigkeit. Polypropylenkomplexe besitzen ausgezeichnete Steifheit, aber weisen Mängel im Hinblick auf Formbarkeit, Schlagzähigkeit und Dimensionsstabilität auf. Deshalb muß nun ein Material gefunden werden, welches alle Bedingungen (Steifheit und geeignete Flexibilität, Leichtigkeit, Dimensionsstabilität, Temperaturformstabilität und Formbarkeit) für die Innenausrüstung erfüllen kann.
Es ist ein Verfahren zum Herstellen eines Faservlieses mit ausgezeichneter Elastizität bekannt, bei dem eine aus Polyethylen, Polypropylen, niedrigschmelzendem (140ºC) Polyester oder dgl. hergestellte Faser als Faserbindemittel verwendet wird, wobei eine aus einem derartigen Faserbindemittel und einer synthetischen Faser mit einem höheren Schmelzpunkt als das Faserbindemittel hergestellte Fasermatte genadelt wird, und wobei die Fasern der oberen und unteren Schichten der Bahn vorübergehend miteinander verschlungen werden, wobei im Anschluß daran das Material erhitzt wird und das Faserbindemittel geschmolzen und mit der anderen synthetischen Faser verbunden wird. Das Faservlies besitzt gute Leichtigkeit und Flexibilität, weist aber geringe Formbarkeit und Steifheit auf. Deshalb kann es, obwohl es als Innenausrüstung für flache Oberflächen geeignet ist, nicht für Gegenstände mit komplizierter Form verwendet werden.
Ein anderes konventionelles Material, welches für die Innenausstattung von Automobilen verwendet werden kann, wird durch Überziehen oder Imprägnieren eines genadelten Stoffmaterials mit einer wäßrigen Emulsion eines thermoplastischen Harzes mit einem Erweichungspunkt von 100 bis 130ºC und anschließendem Trocknen durch Erhitzen unter Entfernung von Feuchtigkeit und Erhalt eines formbaren Faservlieses hergestellt. Das Stoffmaterial wird anschließend erhitzt und unter Erhalt eines Innenausrüstungsmaterials preßgeformt. Dieses Material hat den Vorteil, daß es auf eine Oberfläche mit einer komplexen Form aufgebracht werden kann. Die Fasern dieses Faservlieses sind durch Verschlingen der Fasern aufgrund des Nadelns und durch die Adhäsion des Emulsionsharzes an die Fasern gesichert.
Jedoch ist das Faservlies, welches mit der Emulsion überzogen oder imprägniert ist, mit einer Rohdichte von 0,08 bis 0,13 g/cm³ voluminös. Deshalb besteht der Nachteil, daß die Füllstoffwirkung des Emulsionsharzes gering ist. Da die Füllstoffwirkung gering ist, besitzt dieses Material geringe Schutzwirkungen.
In JP-A-58-87353 haben die Erfinder ein Herstellungsverfahren für ein formbares Faservlies mit verbesserter Dimensionsstabilität und Steifheit, welche bei dem zuvor genannten Faservlies nachteilhaft sind, ohne Abnahme von Leichtigkeit, Temperaturformstabilität und Luftdurchlässigkeit offenbart. Bei diesem Verfahren wird eine faserförmige Matte verwendet, welche 15 bis 50 Gew.-% eines thermoplastischen Harzfaserbindemittels und 85 bis 50 Gew.-% einer synthetischen oder natürlichen Faser, die einen Schmelzpunkt hat, weicher mindestens 40ºC höher als der des thermoplastischen Harzes ist, enthält. Nachdem die faserförmige Matte genadelt worden ist, wird sie auf eine Temperatur erwärmt, bei der das thermoplastische Harzfaserbindemittel schmilzt aber die synthetische oder natürliche Faser nicht. Während das thermoplastische Harzfaserbindemittel in geschmolzenem Zustand gehalten wird, wird die faserförmige Matte zusammengepreßt, und die Rohdichte wird auf 0,15 bis 0,50 g/cm³ eingestellt. Die zusammengepreßte Fasermatte wird anschließend mit einer wäßrigen Emulsion eines thermoplastischen Harzes, dessen Formgebungstemperaturbereich 80 bis 180ºC beträgt, in einer derartigen Menge überzogen, daß der Harzfeststoffgehalt der Emulsion 15 bis 300 Gew.-% im Hinblick auf das Gewicht der Fasern in der faserförmigen Matte beträgt. Die Matte wird anschließend durch Erwärmen auf 60 bis 250ºC unter Entfernung von Feuchtigkeit getrocknet, wobei ein Faservlies erhalten wird.
Bei diesem Verfahren ist die Steifheit des Faservlieses durch die kombinierte Verwendung eines thermoplastischen Harzfaserbindemittels und einer Harzemulsion vergrößert. Auch die Dimensionsstabilität ist durch das Aneinanderbinden der Fasern vergrößert. Darüber hinaus wird durch das Zusammenpressen der Matte und Austreiben eines Teils der Luft im Innern vor dem Überziehen oder Imprägnieren mit der Emulsion die Packungsrate des Emulsionsharzes im Innern der Matte vergrößert, wodurch die Steifheit des Faservlieses vergrößert wird.
Während jedoch dieses formbare Faservlies aufgrund seiner Luftdurchlässigkeit ausgezeichnete Formbarkeit, Dimensionsstabilität und Luftdurchlässigkeit (intakte Absorptionseigenschaften) wie auch vergrößerte Steifheit besitzt, ist es im Hinblick auf seine Fähigkeit, Wasser abzuhalten, unterlegen. Darüber hinaus sind in Abhängigkeit von der Verwendung eine höhere Steifheit und Beständigkeit gegen Wasserpermeation erforderlich.
Die Erfinder haben als Material mit überlegener Beständigkeit gegenüber Wasserpermeation und überlegener Steifheit einen Teppich vorgeschlagen, bei dem eine Schaumlage an die Rückseite eines Faservlieses, welches harzverstärkt war, gebunden ist (japanische Gebrauchsmusteranmeldungen 57-170656 und 57-195731).
Jedoch sind bei diesem Verfahren eine Stufe zur Bildung der Verstärkungsschicht und eine Bindungsstufe im Hinblick auf die geschäumte Lage erforderlich. Darüber hinaus ist es, um Brechen aufgrund des Verbiegens der geschäumten Lage zu verhindern, notwendig, eine nichtaufgeschäumte Lage an die aufgeschäumte Lage zu laminieren. Darüber hinaus ist, da die äußere Schicht eine Harzschicht ist, das Aussehen des Teppichs nicht zufriedenstellend.
In JP-A-60-59176 haben die Erfinder ein Herstellungsverfahren für einen Bodenteppich mit Formbarkeit und Heißadhäsionseigenschaften offenbart. Bei dem Verfahren wird ein erstes Verstärkungsmaterial, das eine wäßrige Harzemulsion (A) und expandierbare Polystyrolteilchen (B) enthält, auf die Rückseite eines Bahnmaterials aufgetragen. Die Komponenten (A) und (B) sind:
(A) eine wäßrige Harzemulsion, deren Hauptkomponente eine wäßrige Dispersion eines Harzes mit einer Schmelztemperatur von mindestens 80ºC ist (100 Gew.-Teile Feststoff) und
(B) expandierbare Polystyrolteilchen mit einem Teilchendurchmesser von höchstens 1,5 mm (10 bis 100 Gew.-Teile).
Nach dem Überziehen wird ein zweites Verstärkungsmaterial auf die Oberfläche des ersten Verstärkungsmaterials aufgetragen. Das zweite Verstärkungsmaterial ist eine wäßrige Emulsion eines Harzes mit einem Schmelzpunkt, welcher 50 bis 125ºC beträgt und niedriger als der Schmelzpunkt der Harzteilchen der wäßrigen Emulsion (A) ist. Als nächstes wird die Emulsion durch Erwärmen getrocknet und eine Verstärkungsschicht gebildet. Gleichzeitig werden die expandierbaren Polystyrolteilchen expandiert.
Bei diesem Verfahren ist die Menge an expandierbaren Polystyrolteilchen, welche verwendet werden, nur eine geringe Menge, d. h. 10 bis 100 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile Harz in der wäßrigen Emulsion, die Schaumschicht ist keine glatte, kontinuierliche Schicht, und die Kügelchen der Schaumteilchen ragen in die Rückseite hinein. Deshalb ist die Dicke des Bodenteppichs nicht einheitlich, und es besteht der Nachteil, daß es, um ihn einheitlich an ein Grundmaterial wie beispielsweise Metall oder Holz zu binden, erforderlich ist, eine große Adhäsivmenge zu verwenden, um die Täler zwischen den hineinragenden Schaumteilchen und der Bahn zu füllen. Darüber hinaus ist das Aussehen der Rückseite nicht zufriedenstellend.
Wenn er darüber hinaus als Bodenmaterial für ein Automobil verwendet wird, ist er zu steif, um die für seine Begehbarkeit erforderliche Elastizität zu liefern, und wenn ein Laminat unter Verwendung dieses Materials gebogen wird, bilden sich Risse in der Schaumschicht.
Wenn darüber hinaus dieses Material als Bodenmaterial für ein Automobil verwendet wird, gibt es Probleme im Hinblick auf das Ausfüllen von Unregelmäßigkeiten in der Innenoberfläche des Automobils, welches im nachfolgenden als Anpaßbarkeit bezeichnet wird.
Um die Steifheit zu verringern und die Elastizität eines Laminats zu vergrößern, so daß dessen Anpaßbarkeit vergrößert wird, kann eine wäßrige Harzemulsion mit einer niedrigen Glasübergangstemperatur verwendet werden. Jedoch nimmt in diesem Fall die Wärmebeständigkeit des Laminats ab. Wenn man in Erwägung zieht, daß Wärme von dem Motor in den Passagierraum des Vehikels übertragen wird, und daß die Innenseite des Vehikels im Sommer 60ºC erreichen kann, ist es nicht wünschenswert, die Glasübergangstemperatur des Emulsionsharzes zu erniedrigen.
Der Erfinder hat festgestellt, daß bei Verwendung einer wäßrigen Emulsion eines vernetzenden Harzes zusammen mit einem Weichmacher ein Harzfilm mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur gebildet und ein Laminat erhalten wird, welches verbesserte Anpaßbarkeit besitzt und für die Begehbarkeit geeigneter ist und nur eine geringe Abnahme der Wärmebeständigkeit aufweist.
Darüber hinaus ist bei Durchführung verschiedener Untersuchungen im Hinblick auf wäßrige Emulsionen des vernetzenden Harzes festgestellt worden, daß bei Verwendung einer wäßrigen Harzemulsion eines Harzes, welches bei Raumtemperatur vernetzt (s. JP-A-57-3850, JP-A-57-3857 und JP-A-58-96643), die Abnahme der Wärmebeständigkeit aufgrund des Vorhandenseins eines Weichmachers groß ist, gerade als ob eine wäßrige Emulsion eines nicht vernetzten Harzes verwendet wird. Wenn jedoch eine wäßrige Emulsion eines wärmevernetzbaren Harzes verwendet wird (s. JP-A-58-67762, JP-A-58-69253, JP-A-58-132051, JP-A-59-74166, JP-A-60-35059 und JP-A-60-212469), gibt es nur eine geringe Abnahme der Wärmebeständigkeit.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Laminats mit verbesserten Schutzeigenschaften, Wärmebeständigkeit, Steifheit, Aussehen und Beständigkeit gegenüber Rissen zur Verfügung zu stellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines Laminats, das mit verbesserter Anpaßbarkeit mit nur einer geringen Abnahme an Steifheit versehen werden kann, zur Verfügung zu stellen.
Ein Herstellungsverfahren für ein Laminat in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung umfaßt:
Beschichten eines aus einem Material mit einer Wärmeverformungstemperatur von mindestens 150ºC hergestellten Grundstoffes (A) mit einem Verstärkungsüberzugsmaterial, wobei das Verstärkungsüberzugsmaterial umfaßt:
(a) eine wäßrige Harzemulsion und
(b) expandierbare Styrolharzteilchen in einer Menge von 150 bis 700 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile Feststoff der wäßrigen Harzemulsion (a);
Aufbringen eines aus einem Material mit einer Wärmeverformungstemperatur von mindestens 150ºC hergestellten Grundstoffes (B) auf die mit dem Verstärkungsmaterial überzogene Schicht unter Ausbildung eines Laminats;
Zusammenpressen des Laminats von einer oder beiden Seiten, so daß der Grundstoff (B) mit einem Teil des Überzugsmaterials imprägniert wird und Expandieren der expandierbaren Styrolharzteilchen und Trocknen der wäßrigen Harzemulsion durch Erwärmen auf eine Temperatur, die höher als der Erweichungspunkt des Harzes aus den expandierbaren Styrolharzteilchen ist, und die niedriger als die Wärmeverformungstemperatur der Grundstoffe (A) und (B) ist, wodurch eine Schaumschicht zwischen den Grundstoffen (A) und (B) gebildet wird.
In einer anderen Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Laminats zur Verfügung, welches umfaßt:
Beschichten eines Grundstoffes (A) , welcher aus einem Material mit einer Wärmeverformungstemperatur von mindestens 150ºC hergestellt ist, mit einem Verstärkungsüberzugsmaterial, wobei das Verstärkungsüberzugsmaterial umfaßt:
(a) eine wäßrige wärmevernetzbare Harzemulsion,
(b) expandierbare Styrolharzteilchen in einer Menge von 150 bis 700 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile Feststoff der wäßrigen wärmevernetzbaren Harzemulsion und
(c) einen Weichmacher in einer Menge von 6 bis 30 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile Feststoff der wäßrigen wärmevernetzbaren Harzemulsion,
Aufbringen eines Grundstoffes (B), welcher aus einem Material mit einer Wärmeverformungstemperatur von mindestens 150ºC hergestellt ist, auf die mit dem Verstärkungsmaterial überzogene Schicht unter Ausbildung eines Laminats;
Zusammenpressen des Laminats von einer oder beiden Seiten, wodurch der Grundstoff (B) mit einem Teil des Überzugsmaterials imprägniert wird, und
Expandieren der expandierbaren Styrolharzteilchen und Trocknen und Vernetzen der wäßrigen wärmevernetzbaren Harzemulsion durch Erwärmen auf eine Temperatur, die höher als die Erweichungstemperatur des Harzes der expandierbaren Styrolharzteilchen ist, und die niedriger als die Wärmeverformungstemperatur der Grundstoffe (A) und (B) ist, wodurch die wäßrige wärmevernetzbare Harzemulsion vernetzt wird, und eine Schaumschicht zwischen den Grundstoffen (A) und (B) gebildet wird.
Die einzige Zeichnung ist eine schematische Ansicht, die die Stufen des Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung verdeutlicht. In der Zeichnung bedeutet die Elementzahl 1 den Grundstof (A), 2 ist ein Überzugsmaterial, 3 ist der Grundstoff (B), 4 und 4' sind Walzen, 5 ist eine Heizapparatur, 6 und 6' sind Quetschwalzen und 7 ist eine Polystyrolschaumschicht.
Die verschiedenen Materialien, die bei dem Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, werden jetzt beschrieben.

Grundstoff (A)

Der Grundstoff (A) dient als Oberflächenschicht, somit ist ein dekoratives Material bevorzugt. Einige Beispiele eines geeigneten Stoffes sind ein getufteter Teppich, ein Gewebe, ein Faservlies wie ein genadelter Teppich und synthetisches Leder, ein Faservlies, welches mittels Siebdrucken verziert ist und einer der zuvor genannten Grundstoffe, welcher einer Verstärkungsbehandlung ausgesetzt worden ist.
Einige geeignete Materialien für den Grundstoff (A) sind natürliche Fasern wie beispielsweise Wolle und Seide, und Harzfasern wie beispielsweise Nylon, Polyethylenterephthalat, Polypropylen und Polyacrylnitril.
Die Wärmeverformungstemperatur des Grundstoffes (A) und des Grundstoffes (B), welche im weiteren beschrieben sind, ist vorzugsweise mindestens 40ºC höher als die Erweichungstemperatur des Harzes, das das Verstärkungsmaterial aus den expandierbaren Styrolharzteilchen bildet. Durch Wahl eines derartigen Materials kann die Wärmeschrumpfung zur Zeit des Aufschäumens verhindert werden.
Wenn ein genadelter Teppich oder ein spunbonded Vlies von schlechtem Aussehen, welches aus Ausschüssen oder wiederaufgearbeiteten Fasern hergestellt ist, als Grundstoff (A) verwendet wird, kann, nachdem die Laminierung in Übereinstimmung mit dem vorliegenden Verfahren ausgeführt und ein Laminat erhalten ist, die Oberfläche des Grundstoffes (A) durch Binden an künstliches Leder, synthetisches Papier, welches bedruckt oder geprägt wurde, Titanpapier, dekoratives Papier aus Polyvinylchlorid, Gewebe oder ein Kompositmaterial aus Urethanschaum und einem der zuvor aufgeführten Materialien verziert werden.
Das Grundgewicht des Grundstoffes (A) beträgt 50 bis 1000 g pro m² und vorzugsweise 80 bis 500 g/m².

Grundstoff B

Der Grundstoff (B) wird an ein Grundmaterial gebunden oder berührt den Boden, d. h., er wird als Rückseite der Innenausstattung verwendet. Deshalb ist dessen Aussehen nicht wichtig, und er wird vorzugsweise aus billigem Material hergestellt.
Demgemäß ist er anstelle eines Gewebes oder künstlichen Leders vorzugsweise ein genadelter Teppich, welcher aus Gewebe oder Faservlies, welche eine natürliche oder synthetische Faser wie beispielsweise Wolle, Nylon, Polyacrylnitril, Polyacetat oder Polypropylen enthalten, hergestellt ist. Es können auch ein spunbonded Stoff oder billiger, wiederaufgearbeiteter Filz verwendet werden. Es kann auch jeder der zuvor aufgeführten Grundstoffe, welcher unter Verwendung eines Phenolharzes, einer synthetischen Harzemulsion oder eines Latex einer Verstärkungsbehandlung ausgesetzt ist, verwendet werden. Es können auch Gewebe oder Faservlies aus Glasfaser verwendet werden. Die Faser kann eine wiederaufgearbeitete Faser sein.
Der genadelte Teppich ist eine Bahn, die durch Nadeln einer aus synthetischen und/oder natürlichen Fasern hergestellten faserförmigen Matten erhalten ist. Er wird mittels sehr bekannter Herstellungsverfahren für Faservlies hergestellt. Es werden nämlich Fasern von 1,2 bis 300 denier mit einer Faserlänge von 25 bis 150 mm gründlich gemischt, in geöffneter Form in eine Apparatur zum Bilden einer Bahn eingebracht, und eine Bahn (die faserförmige Matte und/oder die Bahn), welche durch Aufeinanderstapeln von aus den gemischten Fasern gebildeten Kratzen unter Erhalt des gewünschten Grundgewichts der Bahn hergestellt ist, wird in vertikaler Richtung genadelt. Durch Ineinanderverschlingen der Fasern werden diese verwirrt.
Wenn ein Teil der Fasern (15 bis 50 Gew.-% des Gewichts der Matte) durch ein Harzfaserbindemittel mit einem niedrigen Schmelzpunkt von 80 bis 160ºC ersetzt wird, vergrößert sich die Stärke des sich ergebenden Laminats. Beispiele für derartige Faserbindemittel sind kurze Fasern (15 bis 40 mm) eines Harzes wie beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, linearer Polyester und ein Polykondensationspolyamid mit niedrigem Molekulargewicht.
Als Rohmaterial für die synthetische Faser, welche die Fasermatte bildet, wird ein thermoplastisches Harz wie beispielsweise Polyethylenterephthalat oder ein Polyamid mit einem Schmelzpunkt, welcher mindestens um 40ºC höher und vorzugsweise mindestens um 70ºC höher (im Bereich von 200 bis 280ºC) als der Schmelzpunkt des thermoplastischen Harzfaserbindemittels ist, verwendet. Natürliche Fasern, die verwendet werden können, umfassen Baumwolle, Flachs und Wolle.
Das Grundgewicht des Grundstoffes (B) beträgt 10 bis 2000 g pro m² in Abhängigkeit von der Verwendung. Wenn er allein zum Binden und zur Retention der geschäumten Schicht verwendet wird, beträgt das Grundgewicht vorzugsweise 10 bis 100 g/m². Wenn er dazu verwendet wird, einen Puffer und Dicke zu liefern, beträgt das Grundgewicht vorzugsweise 100 bis 1000 g/m².

Verstärkungsmaterial

Das Verstärkungsmaterial enthält mindestens eine wäßrige Harzemulsion und expandierbare Styrolharzteilchen. Um eine glatte und kontinuierliche Schaumschicht zu erhalten, werden die expandierbaren Styrolharzteilchen in einer Menge von 150 bis 700 Gew.-Teilen und vorzugsweise 200 bis 500 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile Harz in der Emulsion verwendet.

(Expandierbare Styrolharzteilchen)

Expandierbares Polystyrol wird durch Suspensionspolymerisation von Styrol allein oder von Styrol und einem Vinylmonomeren wie beispielsweise alpha-Methylstyrol, Vinyltoluol, Methylmethacrylat, Butylmethacrylat, Acrylnitril, Acrylsäure oder Maleinsäureanhydrid erhalten. Während oder nach der Polymerisation werden die sich ergebenden Polymerteilchen mit einem Schaumbildungsmittel imprägniert. Beispiele von expandierbaren Harzteilchen sind diejenigen, die ein Styrolharz (Erweichungspunkt: 100 bis 125ºC) wie beispielsweise Polystyrol, Styrol-alpha-methylstyrol-acrylnitrilcopolymer, Styrol-alpha-methylstyrol-acrylnitril-methylmethacrylatcopolymer und Styrol-methylmethacrylatcopolymer mit einem Teilchendurchmesser von 0,1 bis 2,0 mm, und vorzugsweise höchstens 1,5 mm und einen Gehalt an Schaumbildungsmittel von 2 bis 15 Gew.-% enthalten.

(Wäßrige Harzemulsion)

Die wäßrige Harzemulsion dient als Verstärkungsmaterial für die Fixierung der Fasern der faserförmigen Matte und die Bindung der Schaumteilchen. Die wäßrige Emulsion sollte eine mit einer Glasübergangstemperatur von -65 bis +150ºC wie beispielsweise ein Latex oder eine wäßrige Emulsion aus Polyvinylacetat,
Vinylchlorid-vinylidenchloridcopolymer,
Styrol-butadiencopolymer,
Styrol-methylmethacrylatcopolymer,
Styrol-n-butylacrylatcopolymer,
Ethylen-vinylacetatcopolymer,
Styrol-n-butylacrylat-acrylsäurecopolymer und
Vinylidenchlorid-acrylnitril-acrylsäurecopolymer sein.
Diese Harze können allein oder in Kombination verwendet werden.
Vom Standpunkt der Flexibilität der Faservliesschicht des Bodenteppichs ist es wünschenswert, eine wäßrige Emulsion oder einen Latex mit einer Glasübergangstemperatur von höchstens 20ºC zu verwenden. Um andererseits der Faservliesschicht des Bodenteppichs Steifheit und Formbarkeit zu geben, ist es wünschenswert, eine wäßrige Emulsion mit einer Glasübergangstemperatur von mindestens 80ºC zu verwenden.
Eine Anzahl von Beispielen bezüglich wäßriger Emulsionen mit einer Glasübergangstemperatur (Tg) von mindestens 80ºC sind im nachfolgenden aufgeführt.
(a) Wäßrige Emulsionen von Homopolymeren wie beispielsweise n-Propylpolymethacrylat (Tg = 81ºC), Polystyrol (100ºC), Polyacrylnitril (100ºC), Polymethylmethacrylat (105ºC), Polymethacrylsäure (130ºC) und Polyitaconsäure (130ºC)
(b) Wäßrige Emulsionen von Copolymeren, umfassend 50 bis 100 Gew.-% und vorzugsweise 65 bis 95 Gew.-% Vinylmonomere, welche Rohmaterialien der zuvor aufgeführten Polymeren sind, mit höchstens 50 Gew.-% und vorzugsweise 35 bis 5 Gew.-% anderem Vinylmonomeren wie beispielsweise 2-Ethylhexylacrylat (Tg = -85ºC), n-Butylacrylat (-54ºC), Ethylacrylat (-22ºC), Isopropylacrylat (-5ºC), 2-Ethylhexylmethacrylat (-5ºC), n-Propylacrylat (8ºC), n-Butylmethacrylat (20ºC), Vinylacetat (30ºC), Ethylmethacrylat (65ºC) und Vinylchlorid (79ºC) oder Vinylidenchlorid (-18ºC). Die Glasübergangstemperatur Tg für die Substanzen in Kategorie (b) ist die Glasübergangstemperatur für ein Homopolymer aus diesen Vinylmonomeren oder aus Vinylidenchlorid.
(c) Eine Mischung von 50 bis 97 Gew.-% und vorzugsweise 55 bis 95 Gew.-% einer wäßrigen Emulsion mit einer Glasübergangstemperatur von 80 bis 155ºC mit 50 bis 3 Gew.-% und vorzugsweise 45 bis 5 Gew.-% einer wäßrigen Harzemulsion mit einer Glasübergangstemperatur von 85ºC bis weniger als 80ºC.
Der Harzfeststoffgehalt der wäßrigen Emulsion beträgt üblicherweise 20 bis 60 Gew.-%, und der Radius der dispergierten Harzteilchen beträgt höchstens 10 Microns und vorzugsweise 0,05 bis 1,0 Microns.
Beispiele wäßriger Harzemulsionen mit einer Glasübergangstemperatur von höchstens 20ºC sind emulgierte Polymere wie beispielsweise
(i) ein Monomer aus 2-Ethylhexylacrylat, n-Butylacrylat, Ethylacrylat, Isopropylacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, n-Propylacrylat, n-Butylmethacrylat, Vinylidenchlorid, Ethylen und Butadien
20 bis 100 Gew.-%;
(ii) ein Monomer aus Vinylacetat, Ethylmethacrylat, Vinylchlorid, n-Propylmethacrylat, Styrol, Acrylnitril, Methylmethacrylat, Acrylsäure, Itaconsäure, Acrylamid und Methacrylamid
höchstens 80 Gew.-%;
(iii) ein Monomer aus Diacetonacrylamid, Maleinsäureanhydrid und Diethylenglykoldiacrylat
0 bis 5 Gew.-%.
Um dem sich ergebenden Faservlies Masse zu verleihen, kann ein anorganischer Füllstoff oder Pigment wie beispielsweise Kalziumcarbonat, Eisenoxid, Ferrit oder Bariumsulfat in die Emulsion gemischt werden.
Um eine glatte und kontinuierliche Schaumschicht zu erhalten, und das Schäumen auf glatte Art durchzuführen, ist es notwendig, daß die Filmbildungstemperatur des Harzes in der wäßrigen Emulsion niedriger als die Schäumungstemperatur der expandierbaren Styrolharzteilchen ist und vorzugsweise niedriger als der Erweichungspunkt der expandierbaren Harzteilchen ist. Die Schaumteilchen werden durch das Emulsionsharz zusammengebunden und bilden eine kontinuierliche Schaumschicht.
Das Auftragen des Verstärkungsmaterials auf den Grundstoff (A) oder (B) kann durch Sprühen, Eintauchen, mittels eines Pinsels, einer Schaumauftragsmaschine, Walzen oder dgl. durchgeführt werden. Das Überzugsgewicht des Verstärkungsmaterials beträgt 100 bis 1700 g pro m² (Feststoff) und vorzugsweise 300 bis 1300 g/m². Das Überziehen wird vorzugsweise unter Verwendung des Schaumaufbringungsverfahrens durchgeführt. Wenn die Harzemulsion um das 3- bis 7-fache expandiert wird, nimmt die Leichtigkeit, mit der aufgetragen wird, zu, und das Überzugsgewicht und die Dicke können leicht kontrolliert werden.
Zusätzlich zu ihrer Wirkung als Adhäsiv für die Schaumteilchen wirkt die wäßrige Harzemulsion als Träger, wenn die expandierbaren Harzteilchen auf den Grundstoff (A) aufgetragen werden. Sie wirkt auch als Adhäsiv zwischen den Grundstoffen (A) und (B) und der Schaumschicht und verleiht dem Grundstoff Flexibilität und Steifheit.

(Wärmevernetzbare wäßrige Harzemulsion)

Eine wäßrige Harzemulsion eines Harzes mit einer Glasübergangstemperatur von 80 bis 140ºC nach dem Wärmevernetzen wird als wärmevernetzbare wäßrige Harzemulsion verwendet, welche die faserförmige Masse verhakt und als Adhäsiv für die Schaumteilchen dient. Einige typische Beispiele dieser Emulsion sind im nachfolgenden aufgeführt.
(1) Eine Mischung aus einer wäßrigen Copolymeremulsion und 2 bis 20 Teilen eines wasserlöslichen Aminoplasten pro 100 Gew.-Teile Feststoff der wäßrigen Copolymeremulsion, wobei die wäßrige Copolymeremulsion durch Emulsionspolymerisation einer Vinylmonomermischung aus 3 bis 10 Gew.-% eines Vinylmonomeren, welches eine Hydroxylgruppe als wärmehärtbare funktionelle Gruppe umfaßt, wie beispielsweise 2-Hydroxyethylacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat, Polyethylenglykolmonomethacrylat, Polypropylenglykolmonomethacrylat, und 97 bis 90 Gew.-% eines anderen Vinylmonomeren erhalten ist.
(2) Eine selbstvernetzende wäßrige Harzemulsion, erhalten durch Emulsionspolymerisation einer Vinylmonomermischung aus 1 bis 10 Gew.-% N-Methylolacrylamid und/oder N-Methylolamid als wärmehärtbare funktionelle Gruppe und 99 bis 90 Gew.-% eines anderen Vinylmonomeren.
(3) Eine Mischung aus 100 Gew.-Teilen (Feststoffe) der wäßrigen Harzemulsion von (2) und 2 bis 20 Gew.-Teilen eines wasserlöslichen Aminoplasten.
(4) Eine Mischung aus den Emulsionen von (1) und (2).
Beispiele anderer Vinylmonomerer sind
(i) ein Monomer aus 2-Ethylhexylacrylat, n-Butylacrylat, Ethylacrylat, Isopropylacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, n-Propylacrylat, n-Butylmethacrylat, Vinylidenchlorid, Ethylen und Butadien
mindestens 20 Gew.-%;
(ii) ein Monomer aus Vinylacetat, Ethylmethacrylat, Vinylchlorid, n-Propylmethacrylat, Styrol, Acrylnitril, Methylmethacrylat, Acrylamid und Methacrylamid
höchstens 80 Gew.-%;
(iii) eine alpha-beta-ungesättigte Carbonsäure aus Acrylsäure, Itaconsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure und deren Säureanhydride
0 bis 5 Gew.-%.
Der Harzfeststoffgehalt der wäßrigein Emulsion beträgt üblicherweise 20 bis 60 Gew.-%. Der Durchmesser der dispergierten Harzteilchen beträgt höchstens 10 Microns und vorzugsweise 0,05 bis 1,0 Microns.
Um dem sich ergebenden Faservlies Masse zu verleihen, kann ein anorganischer Füllstoff oder Pigment wie beispielsweise Kalziumcarbonat, Eisenoxid, Ferrit oder Bariumsulfat in die Emulsion gemischt werden.
Um eine glatte und kontinuierliche Schaumschicht zu erhalten und um das Schäumen auf glatte Art durchzuführen, ist es notwendig, daß die Filmbildungstemperatur (MFT) der wäßrigen Harzemulsion vor dem Vernetzen niedriger ist als die Aufschäumtemperatur der expandierbaren Styrolharzteilchen und vorzugsweise niedriger ist als der Erweichungspunkt der expandierbaren Harzteilchen. Die Schaumteilchen werden durch das Emulsionsharz zusammengebunden und bilden eine kontinuierliche Schaumschicht.
Zusätzlich zu ihrer Wirkung als Adhäsiv für die Schaumteilchen wirkt die wärmevernetzbare wäßrige Harzemulsion als ein Träger, wenn die expandierbaren Harzteilchen auf den Grundstoff (A) aufgetragen werden. Sie wirkt auch als Adhäsiv zwischen den Grundstoffen (A) und (B), und die Schaumschicht verleiht den Grundstoffen Steifheit.

(Weichmacher)

Beispiele eines Weichmachers, welche für das Plastifizieren des Emulsionsharzes verwendet werden können und der Schaumschicht des Laminats Elastizität verleihen sind Dioctylphthalat, Dibutylphthalat, epoxidiertes Leinöl, Dibutylbenzylphthalat, chloriertes Paraffin, Weichmacher vom Harztyp (wie beispielsweise "Plastolit DS-3060", welches ein Handelsname von BASF ist) und phosphorhaltige Weichmacher.
Die verwendete Menge an Weichmacher beträgt 6 bis 30 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile Harzfeststoffe in der wärmevernetzbaren wäßrigen Harzemulsion.
Wenn weniger als 6 Gew.-Teile verwendet werden, ist der Weichmachereffekt gering, und die Verbesserung im Hinblick auf die Anpaßbarkeit und Elastizität ist unangemessen. Wenn andererseits mehr als 30 Gew.-Teile verwendet werden, nimmt die Steifheit und Wärmebeständigkeit des Laminats ab.
Das Auftragen des Verstärkungsmaterials auf den Grundstoff (A) oder (B) kann mittels Sprühen, Eintauchen, mit Hilfe einer Bürste, einer Schaumauftragungsmaschine, Walzen oder dgl. durchgeführt werden. Das Überzugsgewicht des Verstärkungsmaterials beträgt 100 bis 1700 g/m² (Feststoffe) und vorzugsweise 300 bis 1300 g/m². Das Überziehen wird vorzugsweise unter Verwendung des Schaumauftrageverfahrens durchgeführt. Wenn die wärmevernetzbare Harzemulsion um das 3- bis 7-fache expandiert wird, wird das Auftragen leichter, und das Überzugsgewicht und die Dicke können leicht kontrolliert werden.

Beispiele

Herstellungsverfahren für ein Laminat

Ein Verstärkungsüberzugsmaterial, das die zuvor genannte wäßrige Harzemulsion (a) und die zuvor beschriebenen expandierbaren Harzteilchen (b) oder die zuvor beschriebene wärmevernetzbare wäßrige Harzemulsion (a), die zuvor beschriebenen expandierbaren Harzteilchen (b) und den zuvor genannten Weichmacher (c) enthält, wird auf die Oberfläche des Grundstoffes (A) oder (B) aufgetragen, und anschließend wird der Grundstoff (B) oder (A) auf die überzogene Oberfläche unter Erhalt eines Laminats geschichtet. Dieses Laminat wird anschließend von einer oder beiden Seiten unter Verwendung von Quetschwalzen, einer Presse oder dgl. gepreßt, wodurch die Grundstoffe (A) und (B) mit der Emulsion imprägniert werden. Anschließend werden die expandierbaren Harzteilchen durch Erwärmen des Laminats auf eine Temperatur, welche höher als der Schmelzpunkt der expandierbaren Harzteilchen aber niedriger als die Wärmeverformungstemperatur der Grundstoffe (A) und (B) ist, expandiert. Das Erwärmen dient auch dazu, Feuchtigkeit aus der wäßrigen Harzemulsion auszutreiben. Wie in Fig. 1 dargestellt, werden die Grundstoffe (A) und (B) integrierend an die Vorder- und Rückseite einer Schaumschicht (7) unter Ausbildung eines laminierten Streifens gebunden. Es ist auch möglich, zuerst das Laminat auf eine Temperatur zu erwärmen, bei der Feuchtigkeit aus der Emulsion entfernt werden kann, ohne die expandierbaren Harzteilchen zu expandieren (beispielsweise etwa 90ºC), und anschließend die Temperatur auf eine Temperatur zu erhöhen, die für das Aufschäumen geeignet ist.
Wenn expandierbare Polystyrolteilchen (Tg = 104ºC) mit einem Grundstoff aus Polyester (Schmelzpunkt etwa 240ºC) oder aus Polypropylen (Schmelzpunkt = 164ºC) verwendet werden, wird die Trocknungstemperatur auf 110 bis 140ºC festgesetzt.
Das Trocknen der aufgetragenen Emulsion durch Erwärmen und die Expansion der expandierbaren Harzteilchen kann mittels jedes gewünschten Verfahrens durchgeführt werden. Ein Heizzylinder, ein Infrarotheizgerät, ein Heißlufttrockner, ein Saugtrockner und dgl. können für diesen Zweck verwendet werden, aber vorzugsweise wird ein Heißlufttrockner verwendet. Bei Verwendung einer wärmevernetzbaren Harzemulsion wird das gesamte oder ein Teil des wärmevernetzbaren Harzes durch Erwärmen vernetzt.
Die expandierbaren Harzteilchen werden um das 2- bis 50-fache durch dieses Erwärmen expandiert. Die Teilchen werden Schaumteilchen mit einem Teilchendurchmesser von 0,5 bis 4,5 mm, oder ein Teil der Teilchen schmilzt unter Ausbildung einer Schaumschicht. Natürlich formt der Harzfilm aus der Emulsion die Schaumteilchen in einen kontinuierlichen Schaum.
Diese Schaumschicht verleiht dem Laminat Wärmebeständigkeit, Formbarkeit, Steifheit und Schutzeigenschaften. Das erfindungsgemäße Laminat besitzt wegen dem Vorhandensein dieser Schaumschicht stark verbesserte Steifheit, Wärmebeständigkeit und Schutzeigenschaften.
Wenn das Laminat auf eine Temperatur erwärmt wird, bei der der Schaum erweicht und schmilzt, kann das Laminat in eine gewünschte Form und Dicke mittels Preßverformens gebracht werden.
Da beide Oberflächen der Schaumschicht durch die Grundstoffe bedeckt sind, bewirkt die Schaumschicht keinen Reibungston, und der Widerstand der Schaumschicht gegenüber Beschädigung durch Verbiegen ist vergrößert. Darüber hinaus ist die Bindungsfähigkeit des Laminats an andere Materialien ausgezeichnet.
Beim Herstellen dieses Laminats wird das Verstärkungsüberzugsmaterial zwischen den Grundstoffen (A) und (B) in Sandwichbauweise angeordnet und unter Ausbildung einer glatten Schaumschicht zusammengepreßt.
Das wärmevernetzbare Harz, welches als Bindemittel dient, wird vernetzt, wenn die Emulsion erwärmt wird, wobei sie während der Herstellung des Laminats getrocknet wird, oder wenn das Laminat während des Preßformens erhitzt wird. Demgemäß gibt es nur eine geringe Abnahme der Wärmebeständigkeit der Schaumschicht.
Die vorliegende Erfindung wird jetzt detaillierter anhand der nachfolgenden Beispiele beschrieben.

Beispiel für das Herstellen eines genadelten Teppichs

Faservlies für den Grundstoff (A)

Stoff A-1

Die Vorderseite eines flachen genadelten Teppichs (80 % Polyesterfasern), welcher Polyesterfasern und 200 g/m² Polypropylenfasern enthielt, wurde mittels Siebdruck bedruckt.

Stoff A-2

Excenu (Handelsname eines synthetischen Leders, hergestellt von Toray Industries, Wärmebeständigkeit von mindestens 160ºC) wurde verwendet.

Stoff A-3

Ein getufteter Teppich, welcher Polyesterfaservlies auf einem Grundstoff, auf dem Nylon aufgebracht war, enthielt, wurde verwendet (Grundgewicht = 450 g/m²).

Stoff A-4

Ein flacher genadelter Teppich, welcher Polyesterfasern (Grundgewicht = 300 g/m²) enthielt, worauf 100 g/m² (Feststoffe) von Acronal 295DN (Handelsname einer wäßrigen, von Mitsubishi Yuka Badishe Co., Ltd. hergestellten Harzemulsion, Feststoffgehalt = 50 %, MFT = 20ºC) für die Verstärkungsbehandlung aufgebracht waren, wurde verwendet.

Faservlies für den Grundstoff (B)

Stoff B-1

Eine faserförmige Matte (150 g/m²), welche in beliebiger Anordnung aufeinandergestapelte 15 Denier Polyesterfaserfragmente mit einer Faserlänge von etwa 100 mm und Polypropylenfaser (Schmelzpunkt = 164ºC) enthielt, wurde unter Verwendung einer 15-18-32-3RB-Nadel genadelt (50 Löcher pro Quadrat-inch). Sie wurde anschließend auf 200ºC erhitzt und unter Erhalt eines genadelten Teppichs (80 % Polyesterfasern) mit einer Dicke von etwa 1 mm kaltgepreßt.

Wäßrige Harzemulsion

Emulsion E-1: Acronal S-886S

Hierbei handelt es sich um eine von Mitsubishi Yuka Badishe Co., Ltd. hergestellte wäßrige Emulsion von vernetzendem Styrol-esteracrylatcopolymer (Filmbildungstemperatur = 20ºC, Tg des vernetzten Harzes etwa 110ºC, Feststoffgehalt = 50 Gew.-%).

Emulsion E-2: Acronal YJ-1100D

Hierbei handelt es sich um eine von Mitsubishi Yuka Badishe Co., Ltd. hergestellte wäßrige Emulsion von nichtvernetzendem Styrol-acrylsäureniedrigalkyl(C&sub2;-C&sub8;)estercopolymer (Tg = 55ºC, Feststoffgehalt = 46 Gew.-%).

Emulsion E-3: Diofan 192D

Hierbei handelt es sich um eine von Mitsubishi Yuka Badishe Co., Ltd. hergestellte wäßrige Emulsion von nichtvernetzendem Vinylidenchloridcopolymer (Tg = 20ºC, Feststoffgehalt = 55 Gew.-%).
Emulsion E-4 Herstellungsbeispiel für eine wäßrige Harzemulsion, die bei Raumtemperatur nach dem Trocknen vernetzt
Die nachfolgenden Rohmaterialien wurden in ein mit einem Temperaturregulator, einem ankerförmigen Rührer, einem Rückflußkühler, einem Vorratsgefäß, einem Thermometer und einer Leitung zum Einführen von Stickstoff ausgerüstetes Reaktionsgefäß gefüllt.
Wasser 200 Teile
35 %ige wäßrige Lösung eines Natriumsalzes (anionischer Emulgator) eines Schwefelsäurehalbesters von p-Nonylphenol, umgesetzt mit 20 Molen Ethylenoxid
5 Teile
20 %ige Lösung aus p-Nonylphenol (nichtionischer Emulgator), umgesetzt mit 25 Molen Ethylenoxid 20 Teile
Die folgende Mischung wurde als Ausgangsmaterial I verwendet.
Wasser 200 Teile
35 %ige Lösung des zuvor beschriebenen anionischen Emulgators 25 Teile
Styrol 240 Teile
2-Ethylhexylacrylat 215 Teile
Acrylsäure 10 Teile
Arolein 25 Teile
Acrylamid 10 Teile
Eine Lösung aus 2,5 Teilen Natriumpersulfat in 85 Teilen Wasser wurde als Ausgangsmaterial II hergestellt.
Nachdem die Luft in dem Reaktionsgefäß durch Stickstoffgas ersetzt war, wurden 10 % des Ausgangsmaterials I zu der Beschickung gegeben, und die Mischung wurde auf 90ºC erhitzt. Als nächstes wurden 10 % des Ausgangsmaterials II in das Reaktionsgefäß gegeben. Das verbleibende Ausgangsmaterial I und Ausgangsmaterial II wurden während einer Dauer von 3 bis 3,5 h auf die gleiche Weise zugeführt. Nachdem die Ausgangsmaterialien zugeführt waren, wurde die Temperatur 1,5 h auf 90ºC gehalten, anschließend wurde das Reaktionsgefäß auf Raumtemperatur gekühlt. Der pH-Wert der Dispersion wurde unter Verwendung von Ammoniakwasser auf 7 bis 8 eingestellt, 8 Teile Adipinsäuredihydrazid wurden hinzugegeben, und es wurde etwa 1 h gerührt.
Auf diese Weise wurde eine wäßrige Harzemulsion erhalten, welche bei Raumtemperatur vernetzt und einen Feststoffgehalt von 50 % hatte.
Emulsion E-5 Herstellungsverfahren für eine wäßrige Emulsion eines wärmevernetzbaren Harzes
Aus den folgenden Komponenten wurde eine Vinylmonomermischung hergestellt. Alle Mengen sind in Gew.-Teilen angegeben.
Styrol 47,5 Teile
Butylacrylat 40 Teile
Ethylenglykolmonomethacrylat 10 Teile
Acrylamid 1,5 Teile
Acrylsäure 1,0 Teil
Die Mischung wurde auf die gleiche Weise wie in dem Herstellungsbeispiel E-4 emulsionspolymerisiert. Es wurde eine wäßrige Emulsion eines wärmevernetzbaren Harzes mit einem Feststoffgehalt von 50 Gew.-%, einer Viskosität von 2800 mPa.s (cps), einem pH-Wert von 8,0 und einer MFT von 25ºC erhalten.
Emulsion E-6 Herstellungsbeispiel für eine Emulsion eines wärmevernetzbaren Harzes
Aus den folgenden Komponenten wurde eine Vinylmonomermischung hergestellt. Alle Mengen sind in Gew.-Teilen angegeben.
Methylmethacrylat 45 Teile
Butylacrylat 47,5 Teile
n-Methylolacrylamid 5 Teile
Acrylsäure 2,5 Teile
Diese Mischung wurde auf die gleiche Weise wie in dem Herstellungsbeispiel E-4 emulsionspolymerisiert. Es wurde eine wäßrige Emulsion eines wärmevernetzbaren Harzes mit einem Feststoffgehalt von 50 Gew.-%, einem pH-Wert von 6,0 und einer MFT von 20ºC erhalten.

Beispiel 1

Ein Verstärkungsüberzugsmaterial mit der nachfolgenden Zusammensetzung wurde auf die nichtbedruckte Seite des genadelten Teppichs A-1 (Grundgewicht = 200 g/m²) aufgetragen.
(a) Acronal S-886S 200 Gew.-Teile
(b) Expandierbare Polystyrolteilchen (enthaltend 5,5 Gew.-% Butan) mit einem Durchschnittsteilchendurchmesser von 0,33 mm 400 Gew.-Teile
Das aufgetragene Gewicht an Feststoff betrug 700 g/m². Anschließend wurde der Grundstoff (B) (genadelter Teppich B-1) sofort daraufgelegt, es wurde von beiden Seiten unter Verwendung von Walzen gepreßt, und das Faservlies auf beiden Seiten wurde mit der Emulsion imprägniert. Anschließend wurde heiße Luft bei 130ºC 15 min auf die von dem genadelten Teppich B-1 gebildete Seite des sich ergebenden Laminats geblasen, um Feuchtigkeit zu verlieren und die expandierbaren Polystyrolteilchen zu expandieren. Es wurde ein Laminat erhalten, welches eine kontinuierliche Schaumschicht mit einer Füllkonstante von etwa 0,14 g/cm³ und einem Teilchendurchmesser von höchstens 1,0 mm aufwies.
Die Dicke des Grundstoffes (A-1) betrug etwa 2 mm, die Dicke der Schaumschicht betrug etwa 5 mm, und die Dicke des Grundstoffes (B-1) betrug etwa 1 mm.
Das Laminat wurde in einem Infrarotofen mit einem fernen Infrarotbereich 60 s auf 180ºC unter entsprechendem Erweichen des Harzes des Verstärkungsmaterials und des Polystyrolschaums erhitzt. Dann wurde unter Verwendung einer Kaltpreßform bei einem Druck von 20 kg/cm² 1 min geformt, wobei ein Bodenteppich für das Innere eines Automobils erhalten wurde.

Vergleichsbeispiel 1

Ein Bodenteppich wurde durch ein dem Beispiel 1 ähnliches Verfahren unter Verwendung einer Harzemulsion zwischen der oberen und unteren Schicht eines Faservlieses erhalten, jedoch mit der Ausnahme, daß keine expandierbaren Polystyrolteilchen verwendet wurden. Die Enddicke betrug 3 mm, die Dicke der Schicht A 2 mm und die Dicke der Schicht B 1 mm. Der Bodenteppich wurde geformt, wobei ein Bodenteppich für das Innere eines Automobils erhalten wurde. Die Eigenschaften des Teppichs gemäß dem Beispiel 1 und gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 sind in Tabelle 1 aufgeführt. Die für die Bestimmung der Teppicheigenschaften verwendeten Methoden sind im nachfolgenden beschrieben.

Drei-Punkt-Bindungsstärke

Ein Teststück (150 mm lang, 50 mm breit) wurde über eine freitragende Länge von 100 mm unterstützt. Unter Verwendung eines Instron-Testgerätes wurde eine vertikale Belastung auf das Zentrum des Teststückes gegeben, wobei mit einer Geschwindigkeit von 50 mm/min deformiert wurde. Es wurde der maximale Biegewiderstand gemessen.

Beständigkeit gegenüber Wasserpermeation

Die Wasserdurchlässigkeit wurde in Übereinstimmung mit dem JIS A-6910 Wasserdurchlässigkeitstest gemessen. Ein Wasserablaufteil von 250 mm wurde verwendet, und die Messung wurde nach 12 h durchgeführt. Die Bewertung war folgende:
x: Wasser drang durch die Rückseite und blieb nicht im Teppich
: Wasserflecken auf der Rückseite
o: keine Wasserflecken auf der Rückseite

Bindungsstärke

Teststück: 150 mm lang x 30 mm breit
Die Abreißstärke der Schaumschicht und des Grundstoffes (A) wurden unter Verwendung eines Instron-Testgeräts bei einer Geschwindigkeit von 50 mm/min gemessen.

Steifheit

Der Bodenteppich für Automobile wurde um 90º verbogen und folgendermaßen bewertet.
o: Der Teppich war hart, hatte großen Biegewiderstand, brach.
Δ: Der Teppich war hart, aber er bog sich ohne zu brechen und paßte sich leicht dem Boden eines Automobils an.
x: Der Teppich wies keinen Biegewiderstand auf, paßte sich leicht dem Boden eines Automobils an.

Wärmebeständigkeit

Ein Fußbodenteppich für ein Automobil, welcher durch Preßformen erhalten worden war, wurde 48 h auf 85ºC gehalten, und der Deformationsgrad des Teppichs wurde folgendermaßen bewertet.
: Keine Deformation
o: Leichte Deformation
Δ: Große Deformation
x: Extreme Deformation

Elastizität

Der Teppich wurde in eine röhrenförmige Form mit einem Durchmesser von 50 mm gerollt, wonach der Teppich entlastet wurde. Die Elastizität wurde folgendermaßen bewertet.
o: Rollt ohne zu brechen, gewinnt ursprüngliche Form zurück:
Δ: rollt ohne zu brechen, aber erlangt nicht seine ursprüngliche Form wieder;
x: bricht beim Rollen.

Formbeständigkeit

Die Formbeständigkeit wurde folgendermaßen bewertet.
: gut
o: etwas Deformation
x: großes Zurückspringen nach dem Preßverformen Tabelle 1 Teppich Biegefestigkeit Beständigkeit gegen Wasserpermeation Formgebungsbeständigkeit Steifheit Schrumpfung bei 85ºC für 24 h Adhäsion an Faservlies (kg/3 cm Breite) Beispiel 1 Vergleichsbeispiel 1 2,8 kg/5 cm Breite gut schwach keine

Beispiele 2 bis 3

Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß der genadelte Teppich (A-1) durch künstliches Leder (A-2) bzw. einen getufteten Teppich (A-3) ersetzt wurde. Es wurde ein Laminat mit ausgezeichneter Biegefestigkeit, Beständigkeit gegen Wasserpermeation, Formgebungsbeständigkeit und Steifheit erhalten.
Das Laminat in Beispiel 2 unter Verwendung von künstlichem Leder wurde von beiden Seiten gepreßt.

Beispiele 4 bis 5

Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß das Mischungsverhältnis der Feststoffe von Acronal S-886S zu den expandierbaren Polystyrolteilchen (EPS) 100 Teile : 200 Teile in Beispiel 4 und 100 Teile : 700 Teile in Beispiel 5 betrug. Die Eigenschaften des sich ergebenden Laminats sind in Tabelle 2 dargestellt.

Beispiele 6 bis 7

Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß anstelle von Acronal S-886S, Acronal YJ1100 bzw. Diofan 192D als wäßrige Harzemulsion verwendet wurden. Die physikalischen Eigenschaften des sich ergebenden Laminats sind in Tabelle 2 dargestellt.

Beispiel 8

200 Gew.-Teile Acronal S-886S wurden als wäßrige Harzemulsion verwendet. Der Stoff A-4 wurde als Faservlies für den Grundstoff (A) verwendet. Als Faservlies für den Grundstoff (B) wurde eine Filzunterlage (1000 g/m²) unter Verwendung von Phenol für Vehikel und dgl. verwendet, und eine Mischung aus expandierbaren Styrol-alpha-methylstyrolcopolymerteilchen und Heat Pore (Handelsname), hergestellt von Mitsubishi Yuka Badishe Co., Ltd. (Tg etwa 115ºC) wurde als ein expandierbares Harz verwendet, wobei die Mischung 200 Gew.-Teile Teilchen mit einem Durchmesser von höchstens 0,5 mm und 100 Gew.-Teile Teilchen mit einem Durchmesser von 1,0 mm (300 g/m² wurden als Schaumschicht aufgetragen) enthielt. Das Verfahren entsprach ansonsten dem von Beispiel 1, und es wurde ein Bodenteppich mit einer Schaumschichtdicke von 1,5 mm erhalten. Die Biegefestigkeit betrug 0,68 kg/5 cm Breite, aber die Formbarkeit, die Beständigkeit gegen Wasserpermeation, der Schrumpffaktor bei 100ºC und die Adhäsion an beide Faservliese waren gut.
Die Eigenschaften von Beispiel 1 und den Beispielen 4 bis 8 eines laminierten Teppichs sind in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2 Beispiele Zusammensetzung des Verstärkungsmittels Emulsion (Feststoffe) (Teile) Acronal S-886S Acronal YJ-1100D Diofan 192D Expandierbare Styrolteilchen (Teile) Styropor Heat Pore Laminat Dicke des Grundstoffes A-1 (mm) Dicke der Schaumschicht (mm) Dicke des Grundstoffes B-1 (mm) Biegefestigkeit (kg/5 cm Breite) Beständigkeit gegenüber Wasserpermeation Formbeständigkeit Steifheit Schrumpfung bei 85ºC Glätte der Schaumschicht Adhäsion an Faservlies (kg/3 cm Breite) gut

Beispiel 9

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß 20 min bei 95ºC getrocknet wurde. Nachdem das Wasser ausgetrieben war, wurde in einem Heißluftofen 50 s bei 130ºC erhitzt und aufgeschäumt.
Als Ergebnis wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 eine Schaumschicht mit einer Dicke von 5 mm erhalten. Es gab keine Unterschiede im Hinblick auf Formbarkeit, Beständigkeit gegen Wasserpermeation oder Steifheit im Vergleich zu dem Teppich des Beispiels 1.

Beispiel 10

Das Verfahren des Beispiels 8 wurde wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß das Überzugsgewicht eines Überzugsmaterials, welches Acronal S-886S und expandierbare Styrol-alpha-methylstyrolcopolymerteilchen enthielt, 700 g/m² betrug. Es wurde geformt, wobei ein Bodenteppich mit einer Schaumschichtdicke von etwa 5 mm erhalten wurde.
Die Biegefestigkeit des Teppichs betrug 2,67 kg/5 cm Breite.

Vergleichsbeispiel 2

Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß der Grundstoff (B) nicht verwendet wurde. Die Rückseite war nicht glatt, so daß während des Trocknens und Aufschäumens die Schaumschicht unregelmäßig wurde, und das Laminat zur Seite des Grundstoffs (A) sich außerordentlich wellte.
Darüber hinaus war der Schaum regellos, so daß die Vorderseite unregelmäßig war.
Als die Probe dem Drei-Punkt-Biegetest ausgesetzt wurde, brach sie bald und wies nur eine Stärke von 0,26 kg/5 cm Breite auf.

Beispiel 11

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde unter Erhalt eines Bodenteppichs für das Innere eines Automobils verwendet, jedoch mit der Ausnahme, daß die folgende Zusammensetzung als Überzugsmaterial zum Verstärken verwendet wurde.
(a) Acronal S-886S 200 Gew.-Teile
(b) Expandierbare Polystyrolteilchen (enthaltend 5,5 Gew.-% Butan) mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,33 mm 400 Gew.-Teile
(c) Dibutylbenzylphthalat 20 Gew.-Teile

Vergleichsbeispiel 3

Unter Verwendung des gleichen Verfahrens wie in Beispiel 11 wurde ein Bodenteppich erhalten, wobei eine Harzemulsion zwischen der oberen und unteren Schicht des Faservlieses verwendet wurde, jedoch ohne Verwendung expandierbarer Harzteilchen. Die Enddicke betrug etwa 3 mm, die Schicht (A) wies eine Dicke von etwa 2 mm auf und die Schicht (B) von etwa 1 mm. Anschließend wurde unter Erhalt eines Bodenteppichs für das Innere eines Automobils geformt.

Vergleichsbeispiel 4

Es wurde ein Bodenteppich für das Innere eines Automobils auf die gleiche Weise wie in Beispiel 11 erhalten, jedoch mit der Ausnahme, daß die Komponente (C) (Dibutylbenzylphthalatweichmacher) nicht in dem Überzugsmaterial zum Verstärken enthalten war.

Vergleichsbeispiel 5

Es wurde ein Bodenteppich für das Innere eines Automobils auf die gleiche Weise wie in Beispiel 11 erhalten, jedoch mit der Ausnahme, daß anstelle der wäßrigen, wärmevernetzbaren Harzemulsion S-886 die wäßrige Harzemulsion E-5 verwendet wurde.

Vergleichsbeispiel 6

Es wurde ein Bodenteppich für das Innere eines Automobils auf die gleiche Weise wie in Beispiel 11 erhalten, jedoch mit der Ausnahme, daß anstelle der wäßrigen, wärmevernetzbaren Harzemulsion die wäßrige Harzemulsion E-4, die bei Raumtemperatur vernetzt, als Überzugsmaterial verwendet wurde.

Vergleichsbeispiel 7

Es wurde ein Bodenteppich für das Innere eines Automobils auf die gleiche Weise wie in Beispiel 11 erhalten, jedoch mit der Ausnahme, daß eine Mischung aus 200 Gew.-Teilen Acronal YJ-1100D und 400 Gew.-Teilen Styropor als Überzugsmaterial für das Verstärken verwendet wurde.

Beispiel 12

Es wurde ein Bodenteppich für das Innere eines Automobils auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhalten, jedoch mit der Ausnahme, daß anstelle der wäßrigen, wärmevernetzbaren Harzemulsion S-886 die wärmevernetzbare Harzemulsion E-6 als Überzugsmaterial zum Verstärken verwendet wurde.

Beispiel 13

Es wurde ein Bodenteppich für das Innere eines Automobils in der gleiche Weise wie in Beispiel 11 erhalten, jedoch mit der Ausnahme, daß eine Mischung aus 100 Teilen wäßriger, wärmevernetzbarer Harzemulsion E-5 und 10 Teilen "MD-101" (Handelsname eines wasserlöslichen Melaminharzes, hergestellt von Sumitomo Chemical Co.) als Komponente (a) verwendet wurde.

Beispiel 14

Es wurde ein Bodenteppich für das Innere eines Automobils auf die gleiche Weise wie in Beispiel 11 erhalten, jedoch mit der Ausnahme, daß eine Mischung aus 100 Teilen wäßriger, wärmevernetzbarer Harzemulsion E-5 und 6 Teilen "MD-101" (Handelsname eines wasserlöslichen Melaminharzes, hergestellt von Sumitomo Chemical Co.) als Komponente (a) verwendet wurde.
Die Eigenschaften der Teppiche der Beispiele 11 bis 14 und der Vergleichsbeispiele 3 bis 7 sind in Tabelle 3 aufgeführt. Tabelle 3 Biegefestigkeit (kg/5cm Breite) Beständigkeit gegenüber Wasserpermeation Formbeständigkeit Steifheit Elastizität Wärmbeständigkeit Adhäsion an Faservlies (kg/3 cm Breite) Beispiel 11 Vergleichsbeispiel 3 Vergleichsbeispiel 4 Vergleichsbeispiel 5 Vergleichsbeispiel 6 Vergleichsbeispiel 7 Beispiel 12 Beispiel 13 Beispiel 14

Beispiele 15 bis 16

Es wurde ein Laminat auf die gleiche Weise wie in Beispiel 11 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, daß anstelle des genadelten Teppichs A-1 synthetisches Leder A-2 bzw. der getuftete Teppich A-3 verwendet wurden. Das sich ergebende Laminat hatte ausgezeichnete Biegefestigkeit, Beständigkeit gegen Wasserpermeation, Formbeständigkeit, Steifheit, Anpaßbarkeit und Wärmebeständigkeit.
In Beispiel 15, bei dem synthetisches Leder verwendet wurde, wurde das Laminat von beiden Seiten gepreßt.

Beispiele 17 bis 18

Ein Laminat wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 11 erhalten, jedoch mit der Ausnahme, daß das Mischungsverhältnis der Feststoffe von Acronal S-886S zu den expandierten Polyesterteilchen (EPS) 100 Teile : 200 Teile in Beispiel 17 und 100 Teile : 700 Teile in Beispiel 18 betrug. Die Eigenschaften des sich ergebenden Laminats sind in Tabelle 3 dargestellt.

Beispiel 19

200 Gew.-Teile Acronal S-886S wurden als wäßrige Harzemulsion verwendet. Der Stoff A-4 wurde als Faservlies für den Grundstoff (A) verwendet. Für den Grundstoff (B) wurde eine Filzunterlage (1000 g/m²) unter Verwendung von Phenol für Vehikel und dgl. als Faservlies verwendet, und eine Mischung aus expandierbaren Styrol-methylstyrolcopolymerteilchen und von Mitsubishi Yuko Badishe Co., Ltd. hergestelltem Heat Pore (Tg etwa 115ºC) wurde als expandierbares Harz verwendet, wobei die Mischung 200 Gew.-Teile Teilchen mit einem Durchmesser von höchstens 0,5 mm und 100 Gew.-Teile Teilchen mit einem Durchmesser von 1,0 mm (300 g/m² wurden als Schaumschicht aufgetragen) enthielt. Das Verfahren war ansonsten das gleiche wie in Beispiel 11, und es wurde ein Bodenteppich mit einer Schaumschichtdicke von 1,55 mm erhalten. Die Biegefestigkeit betrug 0,13 kg/5 cm Breite, aber die Formbarkeit, Wärmebeständigkeit, Adhäsion an beide Faservliese und die Begehbarkeit waren gut.

Beispiel 20

Das Verfahren von Beispiel 19 wurde wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß das Überzugsgewicht eines Überzugsmaterials, welches Acronal S-886S und expandierbare Styrol-alpha-methylstyrolcopolymerteilchen enthielt, 700 g/m² betrug. Es wurde geformt, wobei ein Bodenteppich mit einer Schaumschichtdicke von etwa 5 mm erhalten wurde.
Die Biegefestigkeit des Teppichs betrug 0,17 kg/5 cm Breite.
Die Eigenschaften der laminierten Teppiche der Beispiele 15 bis 20 sind in Tabelle 4 dargestellt.

Beispiel 21

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß 20 min bei 95ºC getrocknet wurde.
Nachdem das Wasser ausgetrieben war, wurde in einem Heißluftofen 50 s bei 130ºC erhitzt und aufgeschäumt.
Als Ergebnis wurde eine Schaumschicht mit einer Dicke von 5 mm auf die gleiche Weise wie in Beispiel 11 erhalten. Es gab keine Unterschiede im Hinblick auf Formbarkeit, Beständigkeit gegen Wasserpermeation oder Steifheit im Vergleich zu dem Teppich des Beispiels 11. Tabelle 4 Beispiele Zusammensetzung des Verstärkungsmittels Acronal S-886 (Teile) Expandierbare Polystyrolteilchen (Teile) Weichmacher (Teile) Laminat Dicke des Grundstoffs A-1 (mm) Dicke des Grundstoffs A-2 (mm) Dicke des Grundstoffs A-3 (mm) Dicke der Schaumschicht (mm) Dicke des getufteten Teppichs A-3 (mm) Dicke des Grundstoffs B-1 (mm) Filzunterlage Biegefestigkeit (kg/5 cm Breite) Beständigkeit gegenüber Wasserpermeation Formbeständigkeit Steifheit Wärmebeständigkeit Elastizität Adhäsion an Faservlies (kg/3 cm Breite) SP: expandierbare Polystyrolteilchen (Styropor) HP: expandierbare Styrol-alpha-methylstyrolcopolymerteilchen (Heat Pore)

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Laminates, welches die Schritte umfasst:

(i) Überziehen eines aus einem Material mit einer Wärmeverformungstemperatur von mindestens 150ºC hergestellten Grundstoffes (A) mit einem Rückseitenverstärkungsüberzugsmaterial, wobei das Rückseitenverstärkungsüberzugsmaterial umfasst:

(a) eine wässrige Harzemulsion und

(b) 150 bis 700 Gew.-Teile exapandierbare Styrolharzteilchen pro 100 Gew.-Teile Feststoffe der Harzemulsion (a);

(ii) Aufbringen eines aus einem Material mit einer Wärmeverformungstemperatur von mindestens 150ºC hergestellten Stoffes (B) auf die Schicht des Rückseitenverstärkungsüberzugsmaterials unter Ausbildung eines Laminates;

(iii) Pressen des Laminates von mindestens einer Seite, so dass der Grundstoff (B) mit einem Teil des Überzugsmaterials imprägniert wird; und

(iv) Expandieren der expandierbaren Styrolharzteilchen und Trocknen der Harzemulsion durch Erwärmen auf eine Temperatur, die höher als die Erweichungstemperatur des Harzes der expandierbaren Styrolharzteilchen und niedriger als die Wärmeverformungstemperatur der Grundstoffe (A) und (B) ist, wodurch die expandierbaren Styrolharzteilchen expandiert und eine Schaumschicht zwischen den Stoffen (A) und (B) gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundstoff (A) ein getufteter Teppich, Faservlies oder Gewebe ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Harzemulsion eine Emulsion eines Styrol-Niedrigalkylacrylat-Copolymeren ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Harzemulsion eine Emulsion eines wärmevernetzbaren Harzes ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückseitenverstärkungsüberzugsmaterial zusätzlich 6 bis 30 Gew.-Teile eines Weichmachers enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmevernetzbare Harzemulsion eine Mischung aus einem wasserlöslichen Aminoplasten und einer Emulsion eines hydroxyl-, carboxyl- und/oder glycidylgruppenhaltigen Harzes ist.

7. Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmevernetzbare Harzemulsion eine Emulsion eines methylolgruppenhaltigen Harzes ist.

8. Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmevernetzbare Harzemulsion eine Mischung aus einem wasserlöslichen Aminoplasten und einer Emulsion eines methylolgruppenhaltigen Harzes ist.

9. Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmevernetzbare Harzemulsion eine Emulsion einer Mischung aus hydroxylgruppenhaltigen Copolymerteilchen und methylolgruppenhaltigen Copolymerteilchen ist.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Grundstoffes (A) 0,5 bis 10 mm beträgt, die Dicke der Schaumschicht 1,0 bis 20 mm beträgt und die Dicke des Grundstoffes (B) 0,1 bis 10 mm beträgt.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundgewicht des Grundstoffes (A) 50 bis 1000 g/m² und das Grundgewicht des Grundstoffes (B) 10 bis 2000 g/m² beträgt.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Harzemulsion eine vernetzbare Harzemulsion ist, die bei einer Temperatur von 10 bis 30ºC vernetzt wird.