DE4121401A1

DE4121401A1 - Pvc- und weichmacherfreie geschaeumte fussbodenbelaege

Info

Publication number: DE4121401A1
Application number: DE19914121401
Authority: DE
Inventors: Horst Oppermann; Reinhold Blass; Joachim Dr Duerkop
Original assignee: Tarkett Pegulan AG
Current assignee: Tarkett Pegulan AG
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 1993-01-14

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von PVC- und weichmacherfreien Fußbodenbelägen mit chemisch geschäumten und ggf. teilweise inhibierten Schaumschichten.

PVC-Kunststoffbeläge finden heute in großem Umfang Verwendung aufgrund ihrer vielfältigen dekorativen Möglichkeiten, ihrer Schäumbarkeit bzw. chemischen Prägung, einfachen Verlegung, weitgehenden Beständigkeit gegenüber Abnutzung, leichten Pfleg barkeit und Preiswürdigkeit.

Insbesondere die Möglichkeit des chemischen Schäumens und, wenn gewünscht, der partiellen Inhibierung zur Erzeugung von Ober flächenstrukturierungen und der Möglichkeit, die Beläge mit weichen, geschäumten Rückseiten auszurüsten, was erheblich zur Dämmung des Trittschalls beiträgt und den Gehkomfort ver bessert, haben für die weitere Verbreitung solcher Materialien gesorgt.

Um beim Verlegen Stöße zu vermeiden, werden solche Fußboden beläge heute üblicherweise in Endlosbahnen in einer Breite von bis zu 4 oder 5 m hergestellt, was sowohl vom Material als auch von den Verarbeitungstechniken her die Möglichkeiten außeror dentlich einschränkt.

Bisher werden Fußbodenbeläge üblicherweise aus PVC-Plastisolen im Streichverfahren auf einer Gewebe- oder Release papierunterlage und anschließendes Gelieren hergestellt. Die Plastisole bestehen dabei aus PVC-Partikeln, Weichmachern, Stabilisatoren und üblichen Hilfsstoffen sowie Füllstoffen, die im Gelierofen zu einer Matrix zusammensintern. Durch Zufügung von chemischen Schaummitteln kann die Schicht zusätzlich noch thermisch verschäumt werden, wobei durch Aufbringen von Inhibierungsmitteln auf bestimmte Bereiche noch eine zusätzliche Strukturierung erreicht werden kann. Selbstverständlich ist es auch möglich, durch Aufbringen mehrerer Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung die Eigenschaften in sehr weitem Maße zu variieren.

Obwohl PVC von seiner Wirtschaftlichkeit und seinen Eigen schaften her an sich ein idealer Werkstoff ist, verlangen jedoch die immer stärker zu berücksichtigenden ökologischen Aspekte - Vermeidung von flüchtigen Lösungsmitteln und halogenhaltigen Produkten - Fußbodenbeläge zu suchen, welche PVC- und weichmacherfrei sind. Aus technischen Gründen ist es jedoch notwendig, die bisherigen Herstellungsbreiten und nach Möglichkeit auch die vorhandenen Herstellungsvorrichtungen beizubehalten. Weiterhin sollte auch der Bodenbelag aus unterschiedlichen Schichten bestehen, von denen eine oder mehrere geschäumt und ggfl. partiell durch Inhibierung des Schäumvorgangs strukturiert sind.

Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch wiedergegebenen Merkmale gelöst und durch die in den Unteransprüchen gekenn zeichneten Merkmale gefördert.

Aus dem sogenannten Furukawa-Verfahren ist es bekannt, vernetzte Polyethylenschäume herzustellen, indem man Polyethylen, Azodicarbonamid als Treibmittel und Dicumolperoxid als Vernetzungsmittel mit Hilfe eines Extruders mit nachgeschalteter Breitschlitzdüse zu einer Matrix in Form eines Films oder einer ungeschäumten Platte extrudiert, wobei diese Extrusion bei einer Temperatur erfolgen muß, bei der das Polyethylen flüssig ist, das Vernetzungsmittel jedoch noch nicht zersetzt wird. Entweder nach einer Zwischenlagerung oder durch direktes Einführen der Matrix in einen Schäumofen wird der radikalische Zerfall des Peroxids initiiert und das Poly ethylen vernetzt unter gleichzeitiger chemischer Zersetzung des Treibmittels und Aufschäumung der Matrix. Dies Verfahren er laubt zur Zeit Schäume mit Raumgewichten zwischen 30 und 175 kg/m³ und Dicken zwischen 5 und 15 mm herzustellen. Die Breite dieser Schäume ist jedoch mit etwa 2 m begrenzt, da sich Breit schlitzdüsen größeren Ausmaßes nicht herstellen lassen. Eine wirtschaftliche Herstellung von herkömmlichen Bodenbelägen ist nach diesem Verfahren nicht möglich.

Es ist weiterhin bekannt, daß man auch aus Ethylenacetat copolymere (EVA) oder Mischungen von EVA mit Polyethylen (PE) formbare Schäume herstellen kann, indem man Polymere, Füllstoffe, Aktivatoren, Schäumungsmittel sowie ggfl. Vernetzungsmittel bei Temperaturen von 90-100°C, d. h. einer Temperatur, bei der das Polymer bereits weich bzw. flüssig ist, die Zusatzstoffe jedoch noch chemisch stabil bleiben, vermischt und die Mischung granuliert. Das Granulat wird anschließend in Formen gefüllt, durch Erhitzen aufgeschäumt und nach dem Wiederabkühlen aus der Form entnommen. Kleinere, auch komplizierte Formteile, lassen sich auf diese Art und Weise gut herstellen. Beispiele dafür sind Schuhsohlen, Bälle, Dichtungen, Matten, Masken etc. Die Produktion von 4-5 m breiten Endlosbahnen, wie sie bei Fußbodenbelägen notwendig sind, ist nach diesem Verfahren jedoch nicht möglich.

Weiterhin ist bekannt, weichmacherfreie Polyurethanschäume durch mechanisches Verschäumen der Komponenten unter Ein pressung von Luft zu erzeugen, jedoch kann das Verschäumen dabei nicht inhibiert und dadurch keine Struktur erzeugt werden.

Es ist außerordentlich überraschend, daß über handelsübliche Pulverstreumaschinen die erfindungsgemäßen Mischungen sich gleichmäßig über Breiten von 4-5 m verteilen lassen, so daß beim anschließenden Durchleiten durch den Gelierofen eine homogene gleichmäßig dicke Schicht entsteht. Mehrfachschichten können so auch einfach hergestellt werden, indem man auf eine erste angelierte Schicht die zweite Pulverschicht aufstreut, wiederum angeliert und diesen Schichtverbund dem nächsten Streuwerk zuführt. Eine Einfärbung der Schicht ist durch zwischenzeitliches Aufdrucken des Farbmusters, eine Struktu rierung durch Aufdrucken eines Inhibitors oder eines Beschleu nigers möglich.

Die erfindungsgemäß verarbeitbaren Polymeren umfassen eine Vielzahl von thermoplastischen Produkten. Der wichtigste Parameter ist der Schmelzindex (MFI 190°C/2.16). Es wurde festgestellt, daß bei Schmelzindizes unter 2,5 und über 40 die zu hohe bzw. zu niedere Schmelzviskosität keine gute Zellstruktur des Schaumes mehr zuläßt. Ein Schmelzindex von etwa 10-20 scheint insofern optimale Ergebnisse zu ergeben. Der Kristallitschmelzpunkt der Polymeren sollte unterhalb des Zersetzungsbereiches des Treibmittelgemisches liegen, jedoch nicht so niedrig, daß der Schaum z. B. unter starker Sonneneinstrahlung oder Gewichtsbelastung zu fließen beginnt. Kristallitschmelzpunkte in einem Bereich von 70-110° scheinen insofern gut geeignet zu sein. Sehr niedere Schmelzpunkte des Polymeren können jedoch durch eine nachträgliche Vernetzung, beispielsweise durch Zugaben von Peroxid oder durch Behandlung mit energiereicher Strahlung, nachträglich angehoben werden. In Frage kommende Polymere sind Copolymere aus Ethylen und Vinylacetat, Polyethylen, Polypropylen, Copolymere mit Polyvinylacetat, Polymethylmethacrylat, Polyethylenacrylsäure estercopolymere, Polyethylenacrylsäureester, Maleinsäure anhydridcopolymere und andere.

Die Polymeren werden aus den handelsüblichen Granulaten auf Korngrößen von maximal 400-600 µm, vorzugsweise 0-400 µm, vermahlen und in dieser Form mit den übrigen Komponenten gemischt.

Als Zuschlagstoffe sind alle diejenigen möglich, die auch in sonst üblichen Schaumplastisolen verwendet werden. Beispielhaft seien anorganische Füllstoffe wie Kreide, Silikate, Magnesium- oder Aluminiumhydroxide, Schwerspat, Kieselsäure, Glaspulver, Ruß, Titandioxid oder auch andere Farbpigmente, welche gleichzeitig die Lichtdurchlässigkeit des Schaumes verändern, genannt. Als organische Zuschlagsstoffe kommen insbesondere Holz oder Korkmehl oder auch temperaturbeständige Kunststoffe wie Polyurethane in Frage. Diese werden der Mischung als feine Pulver mit Korngrößen von 0 bis etwa 500 µm zugemischt, wobei die Füllstoffe je nach Produkt in Mengen von 5-50% der Mischung zugefügt werden.

Als Treibmittel für die Schaumschichten verwendet man die auch sonst bei Plastisolen üblichen Produkte wie Azodicarbonamid, Oxibis-benzolsulfohydrazit, Azoisobuttersäuredinitril, Toluolsulfohydrazit u. a. Bevorzugt ist Azodicarbonamid, dessen Zersetzungstemperatur von ca. 200°C durch Zusatz von Aktiva toren wie Zinkoxid, Zinkoctoat und anderen bekannten Aktiva toren bis zu Temperaturen von 120° reduziert werden kann. Die Schäumungstemperatur läßt sich auf diese Art und Weise an den jeweils zu verschäumenden Kunststoff und seine Viskosität gut anpassen. Die Treibmittel werden als feine Pulver (2 bis 12 µm Korngröße) oder als Batch (abgerieben mit Paraffin oder Anti statica) in Mengen von 0,5-10% der Mischung zugefügt.

Auch als Inhibitoren für die Stellen, an denen ein Aufschäumen nicht erwünscht ist, können die für PVC-Schäume bekannten verwendet werden. Vorzugsweise werden Trimelittsäureanhydrid, Benzotriazol oder Thioharnstoff verwendet. Im Gegensatz zu den lösungsmittelhaltigen Plastisolen, die eine Diffusion der Inhibitoren in die schaumfähige Schicht ermöglichen, muß bei den erfindungsgemäßen Mitteln das Inhibierungsmittel zusammen mit einem Transportmittel aufgedruckt werden. Als Transport mittel eignen sich z. B. flüssige Paraffine oder die flüssigen Antistatica, welche üblicherweise auch in der Plastisolverar beitung mit eingesetzt werden oder vernetzbare Derivate der Methacrylsäure. Die Inhibitoren sollten in einer Menge von ca. 0,5-2% bezogen auf die Masse der zu inhibierenden Schaum schicht angewendet werden.

Ferner können der Mischung noch Peroxide zur Vernetzung des Schaumes und zur Verbesserung der Temperaturbeständigkeit der Polymeren sowohl bei der Verarbeitung als auch beim späteren Gebrauch zugefügt werden. Als Hilfsstoffe kommen ferner Bakterizide, Antistatika, Antioxidanzien etc. in Frage, wie sie in der Kunststoffverarbeitung üblich sind.

In den folgenden Beispielen ist die Erfindung näher erläutert.

Rezeptur-Beispiele
1. Rezeptur für nicht inhibierte Schäume
EVA Acetatgehalt 28%\|1000 kg
Aluminiumhydroxid	200 kg
Treibmittelgemisch Azodicarbonamid/Zinkoxid	35 kg
Zinkoctoat	10 kg
Antistatica	10 kg
Titandioxid	10 kg
Peroxid	50 kg

2. Rezeptur für inhibierten Schaum, mit Antistatica
EVA Acetatgehalt 28%\|1000 kg
Azodicarbonamid	20 kg
Zinkoxidgemisch	75 kg
Zinkoctoat	5 kg
Antistatica (Irgastat 51)	60 kg
Titandioxid	10 kg
Peroxid	50 kg

3. Rezeptur für inhibierten Schaum
EVA Acetatgehalt 28%\|1000 kg
Azodicarbonamid	20 kg
Zinkoxidgemisch	75 kg
Zinkoctoat	5 kg
Antistatica	10 kg
Titandioxid	10 kg
Peroxid	50 kg
Triethylenglykoldimethacrylat	140 kg

Verfahrens-Beispiel

4. Herstellung von elastischen Bodenbelägen mit gestreuten, chemisch geschäumten und inhibierten EVA-Dryblends.

Der heterogene EVA-Schaumbelag kann auf einer üblichen PVC-Streich-Anlage hergestellt werden. Als Zusatzausrüstung ist eine auf dem Markt erhältliche Pulverstreumaschine eingesetzt. Die verwendete Vorrichtung ist schematisch in der Fig. 1 dargestellt.

Das Trägermaterial, z. B. Glasvlies, wird mittels einer Speicherdosierung (1) der Anlage endlos zugeführt. In dem ersten Auftragswerk (2) wird mittels einer nicht dargestellten Beschichtungsvorrichtung als sogenannter Grundstrich eine EVA-Pulvermischung zum Schließen und zur Glättung des Glasvlieses aufgetragen und mittels Strahler erwärmt und über eine Geliertrommel geglättet.

Im zweiten Auftragswerk (3) wird mittels einer Pulverstreumaschine das in Beispiel 2 oder 3 beschriebene EVA-Dryblend aufgetragen und anschließend in einer Infrarot- oder Gasstrahlerstation (4) angeschmolzen, aber noch nicht chemisch verschäumt oder vernetzt.

Die angeschmolzene Schaumoberfläche wird über eine Geliertrommel (5) geglättet und verfestigt.

Auf die erhaltene glatte Schaum-Oberfläche wird in einer Druckmaschine (6) ein mehrfarbiges Druckdessin mittel PVC-freier Druckfarbe aufgebracht und in einer weiteren Streustation (7) mit einer transparenten Pulvermischung abgedeckt und über eine Trommel geglättet.

Das so erhaltene Flächengebilde wird in einem Gelier- und Schäumofen (8) auf ca. 180 bis 200°C erhitzt, wodurch der EVA-Schaum mit Inhibierung partiell aufschäumt und durch die Reaktion der Peroxide vernetzt wird.

Zur Abdeckung der teilweise noch offenen Glasvliesrückseite kann in einer weiteren Pulverstreumaschine (9), ein schäumbares EVA-Dryblend aufgebracht werden, wie oben bereits beschrieben, was dann gemäß (3), (4), (5) und (8) angeschmolzen, verfestigt, geglättet und ausgeschäumt wird. Nach der sich dann anschließenden Kontrolle wird der fertige Fußbodenbelag konfektioniert, auf Rollen (10) gerollt und dem Lager zugeführt.

Bezugszeichenliste

1 Abrollung
2 1. Auftragswerk
3 2. Auftragswerk, Pulverstreumaschine
4 Strahler
5 Geliertrommel
6 Druckwerk
7 Beschichtungsmaschine
8 Gelierofen
9 Kontrolle
10 Aufrollung

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von PVC- und weichmacherfreien Fußbodenbelägen, welche u. a. eine geschäumte Schicht enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß auf die unter der späteren Schaumschicht befindlichen Schicht eine Pulvermischung, bestehend aus
100 Teilen eines thermoplastischen Polymeren
0-100 Teilen Füllstoffe
0,5-7 Teilen Treibmittel
0-30 Teilen Hilfsstoffe
in einer der gewünschten Dicke entsprechenden Menge aufgestreut und bei Temperaturen von 70-110°C angeliert, zwischen Glättwalzen geglättet und bei Temperaturen von 120-200°C aufgeschäumt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibmittel einen Aktivator enthält und die Schicht nach der Glättung mit einem Inhibitor partiell bedruckt und an diesen Stellen das Treibmittel desaktiviert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibmittel Azodicarbonamid, der Aktivator eine Zinkverbindung und der Inhibitor ein Triazol ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumschicht nach dem Gelieren, Glätten und ggf. Bedrucken mit einer oder mehreren weiteren Schichten überzogen und danach erst aufgeschäumt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4 dadurch gekennzeichnet, daß als Unterlage der Schaumschicht ein Gewebe oder Releasepapier verwendet wird, auf welches ggf. eine Grundierungsschicht aus nicht geschäumten Polymeren aufgeliert ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die übrigen Schichten bis auf das Treibmittel und die Aktivatoren die gleiche Zusammensetzung wie die Schaumschicht besitzen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung sich aus einer Kornfraktion der Größe von 0-600 µm, vorzugsweise 0-400 µm, zusammen setzt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymere einen Schmelzindex (MFI 190°C/2.16) von 2-40, vorzugsweise 10-20 aufweist.

9. Verfahren nach Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kristallitschmelzpunkt des Polymeren bei 70-110°C liegt.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymere ein Copolymer aus Ethylen und Vinylacetat, Polyethylen, Polypropylen, Copolymer mit Polyvinylacetat, Polymethylmethacrylat, Polyethylenacrylsäureestercopolymer, Polyethylenacrylsäureester, Maleinsäureanhydridcopolymer ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung einen Vernetzer, insbesondere ein organisches Peroxid, in einer Menge von bis zu 10 Teilen enthält.

12. Mischung zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß sie
100 Teile eines thermoplastischen Polymeren
0-100 Teile Füllstoffe
0,5-7 Teile Treibmittel
0-30 Teile Hilfsstoffe
enthält, wobei das Polymere einen Schmelzindex (MFI 190°C/2.16) von 2-40, vorzugsweise 10-20 aufweist und der Kristallitschmelzpunkt des Polymeren bei 70-110°C liegt.

13. Mischung zur Verwendung als Grundierung oder Kaschierung der Schaumschicht, dadurch gekennzeichnet, daß sie die Zusammensetzung der Mischung gemäß Anspruch 12 ohne das Treibmittel und den Aktivator besitzt.

14. Fußbodenbelag, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-11.