DE4217439C2 - Folienartiges Material enthaltendes Flächengebilde und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein folienartiges Material enthaltendes Flächengebilde und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Ein derartiges Flächengebilde ist aus der DE-AS 14 35 762 bekannt. Danach wird eine Kernschicht aus passiv nadelfähigen Stoffen, wie z. B. in Körner-, Flocken- oder Streifenform vorliegenden Materialien wir Korkschrot, Papierschnitzel oder Folienstreifen mit einer aktiv nadelfähigen Schicht vernadelt. Dabei besteht oft das Problem, daß ein so entstehendes Gebilde relativ dünn ist und die durch diese dünne Schicht durchgenadelten Fasern sich aus dieser beim Gebrauch herauszuziehen.

Insbesondere durch die Verwendung von Verpackungsmaterial aus Kunststoffolien fällt sehr viel Abfall an. Abfälle aus Kunststoffolien können chemisch oder werkstofflich recycelt werden. Beim werkstoffli­ chen Recycling wird der Alt-Kunststoff zerkleinert, gereinigt, wieder aufgeschmolzen, regranuliert und anschließend wieder erwärmt zu einem neuen Produkt extrudiert. Da der Alt-Kunststoff in der Regel chemisch aus unterschiedlichen Materialien besteht und diese in einem Gemisch von Abfallkunststoff in der Regel nicht bekannt sind, können aus dem recycelten Material nur minderwertigere oder dickwandige Produkte, wie Mülltonnen, Kunststoffplatten, Baufolien, Mülltüten oder dgl. herge­ stellt werden. Beim chemischen Recycling von Alt-Kunststoffen sollen durch Pyrolyse, Hydrierung, Vergasung oder dgl. die Polymere oder Kunststoffe in ihre Raffinerieausgangsstoffe gespalten und als petro­ chemische Rohstoffe wieder eingesetzt werden. Chemisches Recycling ist sehr aufwendig. Materialmäßig uneinheitliche Kunststoffabfälle, wie z. B. aus Papier, Polyethylen und Aluminium bestehende Verpackungen sind bisher verschiedenen Entsorgungsverfahren nur schwer zugänglich. Sie können entweder mit großem Aufwand in ihre Bestandteile Zellstoff, Aluminium und Polyethylen zerlegt werden, wobei diese Entsorgungs­ methode wirtschaftlich eigentlich nicht vertretbar ist, oder es können derartige Verpackungen zunächst grob oder fein gemahlen und mit Bindemittelzusatz zu z. B. Preßplatten verpreßt werden. Diese Methode ist besonders energieaufwendig. Ein derartiges Verfahren ist z. B. aus der DE-AS 11 51 374 oder DE 29 05 338 C2 bekannt.

Daneben ist aus der DE 38 37 25 C2 bekannt, die Abfälle von mit Metallfolie beschichteten Verpackungsbehältern zu Schnitzeln zu zerkleinern und in den Extruder zwecks Herstellung von Neuprodukten einzufügen. Bei diesem Verfahren handelt es sich ebenfalls um einen komplizierten und energieaufwendigen Entsorgungsvorgang.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Flächengebilde so weiterzubilden, daß es auch beim längeren Gebrauch gegen Verschleiß beständig ist, und daß auch höhere Dicken und hohe Elastizität realisierbar sind.

Diese Aufgabe ist durch das im Anspruch 1 angegebene Flächengebilde gelöst. Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Ausbildungen dar. Ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Flächengebildes ist im Anspruch 11 angegeben.

Eine hervorragende Möglichkeit zur Verarbeitung von anfallenden Kunststoffabfällen, insbesondere Kunststoffabfallfolien ist der Einsatz in dem erfindungsgemäßen Flächengebilde. Da die Folien in der Kernschicht mechanisch durch Vernadeln und anschließendes Walzen verarbeitet werden, spielt deren unterschiedliches Verhalten aufgrund verschiedener Materialien keine wesentliche Rolle. So können verschiedenartige Kunststoffabfallfolien miteinander vermischt werden, meist ohne daß dadurch die Eigenschaften des herzustellenden Flächengebildes nachhaltig beeinträchtigt werden. Wesentlich ist bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Flächengebildes, daß das als Abfall vorliegende Ma­ terial in seiner bisherigen Ausgestaltung, z. B. als folienartiger Kunst­ stoffabfall, sei es in kleineren, sei es in größeren Stücken, auch in Stücken von unregelmäßiger Gestalt eingesetzt werden kann.

Dadurch, daß die Kernschicht aus unebenem, durch Wärme oder mechanische Einflüsse verformten Folienmaterial besteht, dessen Schüttvolumen wesentlich größer ist als das eines ebenen Folienmaterials, wird ein Produkt erhalten, das sehr gute Elastizitätseigenschaften aufweist, volumenreich, gebrauchsvorteilhaft und beständig ist.

Da in der Kernschicht die Folien durch ihre unebene Gestaltung ein lockeres Gebilde bilden, insbesondere dann, wenn mehrere Folien­ schichten aufeinanderliegen, verankern sich die Fasern der Deckschicht durch eine größere Fläche und mehr Vernadelungspunkte viel besser in einem solchen Material als in einem flachen Folienmaterial. Bei einer dreidimensionalen Lage der Folienstücke erfolgt der Nadeleinstich bzw. die Faserführung unter unterschiedlichen Winkeln, was zur Erhöhung der Einbindefestigkeit und Dauerbeständigkeit des Produktes in einem hohem Maße beiträgt. Wird ein vernadeltes Flächengebilde anschließend einem Walzprozeß unterzogen, wird durch den Druck- und Wärmeeinfluß erreicht, daß die Fasern in der Kernschicht von der senkrechten Ein­ stichrichtung mit den ihre Richtung ändernden Folien umgebogen und eingeklemmt werden und so deren Einbindung in die Kernschicht noch weiter verbessert wird. Besteht die Kernschicht aus einzelnen Stücken, so ist das Gebilde lockerer und der Nadeleinstich einfacher. Sind die zu verarbeitenden Folienabfälle bereits verformt, z. B. durch Wärme- oder mechanische Einflüsse derart, daß sie dreidimensionale Gebilde bil­ den, so sind sie ohne weitere Vorbereitung zur Herstellung des erfin­ dungsgemäßen Flächengebildes verwendbar.

Das erfindungsgemäß verwendete Folienmaterial ist dergestalt volumenvergrößert, daß es dreidimensional verformt vorliegt. Im wesentlichen flache Folien können an einer Vielzahl von über die Fläche verteilten Stellen so gereckt sein, daß Erhebungen entstehen. Liegen eine Anzahl solcher Folienteile, Folienstreifen oder Folien unvernadelt übereinander, so nehmen diese zusammen ein sehr großes Volumen ein, welches einem vielfachen des spezifischen Volumens des Folienmaterials entspricht.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß die Kernschicht aus zellulosehaltigem Material besteht, welches mindestens einseitig eine thermoplastische Beschichtung aufweist, wie z. B. eine Be­ schichtung aus Polyethylen. Derartige Materialien weisen eine besonders hohe Festigkeit auf, insbesondere dann, wenn daraus dünne, fadenar­ tige Späne hergestellt werden. Diese Eigenschaften sind insbesondere dann von Bedeutung, wenn auch aus solchen faserartigen Stücken die Deckschicht des erfindungsgemäßen Flächengebildes hergestellt wird. Diese faserartigen Stücke sind dann aktiv vernadelbar, was bedeutet, daß der Deckschicht Fasern entnommen und durch die Kernschicht und die Trägerschicht durchgenadelt werden. Das zellulosehaltige Material kann auch Metallfolien, insbesondere Aluminiumfolien enthalten. Durch diese Aluminium-Metallfolie-Kaschierung ist die Festigkeit und die "Vernadelbarkeit" des Materials besser, als die Eigenschaften eines sol­ chen Materials ohne Aluminiumfolienbeschichtung. Das erfindungsgemäße Flächengebilde kann so aufgebaut sein, daß die Kernschicht aus größe­ ren Stücken besteht und die Deckschicht feingeschnittene, dadurch fa­ serartig sich verhaltende Stücke desselben Materials aufweist, die aktiv nadelfähig sind. Ein derartiges Flächengebilde weist eine besonders hohe Steifigkeit auf, wobei die feinstrukturierte Deckschicht als Fein­ filter und die grober strukturierte Kernschicht als Grobfilter bei ver­ schiedenen Anwendungen dienen können. Die thermoplastische Be­ schichtung des Materials hat bei dem Herstellungsvorgang des erfin­ dungsgemäßen Flächengebildes den Vorteil, daß die Verbindung zwi­ schen dem Träger, der Kern- und der Deckschicht aufgrund der Erwei­ chung und des Schmelzens der Beschichtung unter Temperatureinfluß verbessert wird, und durch den Druckeinfluß das Gebilde noch weiter verfestigt wird. Besteht die Deckschicht aus dem gleichen Material wie die Kernschicht, d. h. auch aus einem zellulosehaltigen Material mit einer thermoplastischen Beschichtung, so weisen die daraus gezogenen Fäden die gleichen thermoplastischen Eigenschaften, wodurch die Faserverbin­ dung eines solchen Flächengebildes noch zusätzlich verfestigt wird. Für derartige Flächengebilde ist deshalb ein Vernadelungsvorgang möglich, bei dem die Nadeln in größeren Abständen angeordnet sind als bei herkömmlichen vernadelten Flächengebilden.

Eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gegenstandes betrifft eine Deckschicht, welche aus textilen Fasern, vorzugsweise aus Polypropylen, Polyethylen oder Jutefasern besteht. Dies ist dann be­ sonders vorteilhaft, wenn auch die Kernschicht aus ähnlichen bzw. gleichen Kunststoffen besteht, wodurch die Entsorgung solcher Flä­ chengebilden besonders einfach wird. Aber auch für die aus zellulose­ haltigem thermoplastisch beschichtetem und Metallfolien enthaltendem Material können diese Fasern verwendet werden. Es ist entsorgungs­ technisch vorteilhaft, wenn auch die Trägerschicht aus gleichem Mate­ rial wie die Deckschicht besteht.

Soll die Dauerbeständigkeit solcher Flächengebilde noch weiter erhöht werden, ist vorgesehen, daß die Fasern rückseitig der Trägerschicht gebunden sind. Dies kann durch Anschmelzen thermoplastischer Fasern z. B. mit heißer Walze, mit einer Bitumenbeschichtung oder dadurch er­ reicht werden, daß zwei Flächengebilde mit ihren Trägerschichten mit­ einander z. B. heiß verbunden sind. Im letzteren Fall ergibt sich noch der Vorteil eines beidseitig gleichen Aussehens eines derartigen Flä­ chengebildes.

Ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Flächengebildes verläuft so, daß das stückige, folienartige, thermoplastischen Kunststoff enthaltende Abfallmaterial durch Wärme oder mechanische Einflüsse räumlich verformt und in mehreren Schichten zu einer einheitlichen Schichtdicke auf einer Trägerschicht locker abgelegt, von einer aktiv vernadelbaren Deckschicht abgedeckt wird und die drei Schichten mittels Fasern aus der Deckschicht miteinander vernadelt werden. Durch einen auf den Vernadelungsprozeß folgenden Warmwalzvorgang wird nicht nur, wie bereits oben erläutert, eine bessere Verankerung der Faser in der Kernschicht erreicht, sondern es ist insbesondere auch möglich, das Gebilde ganz oder teilweise zu verdichten mit Siegelung der Flächen aneinander bis hin zur Verschmelzung. Eine teilweise Verdichtung bedeutet, insbesondere bei Herstellung der Flächengebilde aus kunststoffbeschichteten zellulosehaltigem Material, das Herstellen einer gebundenen Spanstruktur, wodurch in einem einzigen Herstellungsprozeß nicht nur Ausgangsmaterial für weitere Produkte, sondern fertige Produkte hergestellt werden können. Diese Maßnahme führt zu Ersparnis von Energie und Herstellungsaufwand.

Werden zwei Flächengebilde flächig miteinander verbunden, so ist es möglich, daß zwischen die beiden Flächengebilden eine skelettartige, versteifende Schicht eingelegt wird, die aus Draht oder Streckmetall bestehen kann. Dadurch werden Flächengebilde erhalten, welche das Einsatzspektrum dieser Gebilde z. B. in Richtung Dauerverformbarkeit noch erweitern.

Wichtig ist, daß das Flächengebilde auch mit deckenden, verschönern­ den bzw. verbesserten Beschichtungen, die auch aus Textil- oder Pa­ pierbeschichtungen oder dgl. bestehen, versehen werden kann.

Das erfindungsgemäße Flächengebilde kann vorzugsweise als Verpac­ kungsmaterial, Isoliermaterial, Wandbelag, Bodenbelag oder Träger für einen Teppichbelag, insbesondere als Tuftinggrundgewebe für einen Tuftingteppich verwendet werden. Als Isoliermaterial eignen sich die erfindungsgemäßen Flächengebilde insbesondere im Bauwesen oder als schwimmender Estrich. Aus Wandbelag können sie direkt als Rauhfa­ sertapete eingesetzt werden. Eine besonders vorteilhafte Verwendung ist als isolierendes Packmaterial, bei einer wellpappenähnlichen Ausbil­ dung mit einer zusätzlich verfestigten Struktur. Bei der Verwendung als Tuftingträger ist es von besonderen Vorteil, daß für die Befesti­ gung der Tuftingfäden im Tuftingträger kein Latex notwendig ist, da die Fäden durch einen Warmwalzvorgang in den erfindungsgemäßen Flächengebilden befestigt werden können.

Ein Ausführungsbeispiel ist in den nachfolgenden Figuren dargestellt. Es zeigt

Fig. 1: Eine schematische Darstellung einer Anlage zur Herstellung des erfindungsgemäßen vernadelten Flächengebildes.

Fig. 2: Eine schematische Darstellung einer vernadelten Kernschicht.

Fig. 3: Eine schematische Darstellung der vernadelten Kernschicht der Fig. 2 nach dem Walzvorgang.

Fig. 4: Eine schematische Darstellung eines vernadelten Flächengebildes mit einer streifenförmigen Kernschicht.

Eine Anlage zur Herstellung des erfindungsgemäßen vernadelten Flä­ chengebildes weist eine Austragsvorrichtung 1, eine Fördervorrich­ tung 2 und eine Walzvorrichtung 3 auf. Die von der Austragsvorrich­ tung 1 abgegebenen Folienstücke oder Folienstreifen 4 werden auf ei­ nem Träger 5 abgelegt oder in zwei oder mehreren Lagen aufgeschich­ tet. Eine so entstandene Kernschicht 6 wird durch eine Oberschicht 7, welche aus einem aktive Vernadelungsfaser enthaltenden Material be­ steht, abgedeckt. Dieses Material kann aus textilen Fasern, aus Kunst­ stoffasern oder aus feingeschnittenen zellulosehaltigen mindestens ein­ seitig thermoplastisch beschichteten und Metallfolien enthaltendem Mate­ rial bestehen. Die Zwischenschicht 6 wird anschließend mit der Ober­ schicht 7 entnommenen Fasern 9 mit dem Träger 5 vernadelt. Eine schematische Darstellung der vernadelten Zwischenschicht 6 ist der Fig. 2 entnehmbar. Die Zwischenschicht 6 bildenden volumenvergrößer­ ten Folien 8 bilden ein lockeres Gebilde, durch welche die Nadeln mit den Fasern 9 der Oberschicht 7 besonders gut durchdringen können. Die senkrechte Durchnadelungsrichtung und der Verlauf der Fasern 9 ist aus der Fig. 2 deutlich ersichtlich. Das so vernadelte Zwischen­ produkt durchläuft anschließend die Walzstrecke 3, in der es durch Temperatureinwirkung, vorzugsweise von der Trägerseite erwärmt wird (wenn Fasern nicht temperaturbeschädigt werden dürfen). Diese Er­ wärmung kann z. B. durch Einsetzen eines Föns erfolgen. Dadurch er­ weichen die Folien 8 der Zwischenschicht 6 und neigen zum Zusammen­ backen. Dieser Effekt wird zusätzlich durch die Druckeinwirkung der Walzenstrecke unterstützt, d. h. die Folien 8 werden durch den Walzpro­ zeß dahingehend verdichtet, daß ein kompaktes Gebilde in der Zwi­ schenschicht 6 geschaffen wird, in dem in einem im wesentlichen ein­ heitlichen Folienmaterial 10 die Fasern 9 fest verankert sind, so daß sie praktisch aus dem fertigen Flächengebilde nicht mehr herausziehbar sind.

Ein Beispiel soll die Materialzusammensetzung eines so hergestellten Flächengebildes näher erläutern: Es werden Abfallfolien einer Dicke von 20 µm bis 50 µm in Stücken von etwa 15 mm×40 mm übereinanderge­ legt, so daß eine Volumenfolienschnitzelschicht von etwa 1000 g pro Quadratmeter entsteht. Dabei wird eine Folienschichtdicke von etwa 15-35 mm gebildet. Diese Zwischenschicht weist nach dem Vernadeln eine Dicke von 5-6 mm auf und ergibt eine Enddicke des fertigen Produktes von 2-3 mm bei einer Erwärmung der Polyethylenfolie auf ca. 120°C. Die Zwischenschicht kann auch aus Folienstücken unter­ schiedlicher Größe bestehen; nach genügender Durchmischung entsteht eine etwa gleichmäßige Verteilung der verschiedenen Folienstücke un­ tereinander.

In Fig. 4 ist ein vernadeltes Flächengebilde dargestellt, bei dem die Kernschicht 6 aus folienartigen Streifen 11 aus einem zellulosehaltigem Material besteht. Diese Materialstreifen 11 sind mit dem Träger 5 durch die der Oberschicht 7 entnommenen Fasern 9 vernadelt. Die mögliche Zusammensetzung der Oberschicht 7 wurde bereits oben beschrieben. Bei derartigem Flächengebilde tritt noch der Vorteil auf, daß die folien­ artigen Materialstreifen 11 durch ihre thermoplastische Beschichtung sehr gut bei dem Warmwalzprozeß in der Walzvorrichtung 3 mit dem Träger und untereinander verbunden werden. Besteht die Oberschicht 7 aus gleichem Material wie die Streifen 11, so entsteht ein Gebilde mit einer besonders hohen Festigkeit.

Claims (13)

1. Folienartiges Material enthaltendes mit einer Schicht aus faserartigem Material vernadeltes Flächengebilde, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine aus mehreren Lagen stückigen durch Wärme oder mechanische Einflüsse räumlich verformten, folienartigen thermo­ plastischen Kunststoff enthaltenden Abfallmaterials (8) bestehende Kernschicht (6) zwischen einer Deckschicht (7) und einer Trägerschicht (5) durch die der Deckschicht (7) entnommende Fasern (9) vernadelt vorliegt, und daß die Fasern (9) durch Druck und Wärmeeinwirkung in der Kernschicht (6) fest verankert sind.

2. Flächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernschicht (6) aus thermoplastischem Kunststoff besteht.

3. Flächengebilde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das unvernadelte folienartige Material (8) ein Schüttvolumen aufweist, welches mindestens 1,5, maximal 10× so groß ist, wie das spezifische Volumen des folienartigen Materials.

4. Flächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernschicht (6) aus mindestens einseitig mit einer thermoplastischen Beschichtung versehenem, zellulosehaltigem stückigem Material (11) besteht.

5. Flächengebilde nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zellulosehaltige Material (11) Metallfolien, vorzugsweise Aluminiumfolien enthält.

6. Flächengebilde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (7) aus faserartigen Stücken aus mindestens einseitig mit einer thermoplastischen Beschichtung versehenem, zellulosehaltigem Material besteht.

7. Flächengebilde nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (7) aus textilen Fasern, aus Polypropylenfasern, Polyethylenfasern oder Jutefasern besteht, und die Fasern als Vlies oder Vliesstoff vorliegen.

8. Flächengebilde nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht (5) aus Polypropylengewebe, Polypropylenfolie oder Polypropylenvliesstoff besteht.

9. Flächengebilde nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (9) rückseitig der Trägerschicht (5) gebunden sind.

10. Flächengebilde nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (9) dadurch gebunden sind, daß zwei Flächengebilde mit ihren Trägerschichten (5) miteinander verbunden sind.

11. Verfahren zur Herstellung eines vernadelten Flächengebildes nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das die Kernschicht (6) bildende stückige, folienartige, thermoplastischen Kunststoff enthaltende Abfallmaterial (8, 11) durch Wärme oder mechanische Einflüsse räumlich verformt und in mehreren Schichten zu einer einheitlichen Schichtdicke locker auf einer Trägerschicht (5) abgelegt wird, von einer vernadelbaren Deckschicht (7) abgedeckt wird, daß die drei Schichten (5, 6, 7) mittels der der Deckschicht (7) entnommenen Fasern (9) miteinander vernadelt und anschließend zwischen zwei Walzen warm verdichtet oder teilverdichtet werden.

12. Verwendung des Flächengebildes nach einem der Ansprüche 1 bis 10, als Verpackungsmaterial, Isoliermaterial, Wandbelag, für einen Bodenbelag oder Träger für einen Teppichbelag.

13. Verwendung des Flächengebildes nach einem der Ansprüche 1 bis 3 als Tuftingträger.