DE60214654T2

DE60214654T2 - Nassgelegte Vliesstoffbewehrungsmatte

Info

Publication number: DE60214654T2
Application number: DE60214654T
Authority: DE
Inventors: Paul A. Geel
Original assignee: Owens Corning Veil Netherlands BV
Current assignee: Owens Corning Intellectual Capital LLC
Priority date: 2001-12-12
Filing date: 2002-12-10
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2022-12-11
Also published as: ATE339549T1; EP1319746B1; DE60214654D1; ES2272644T3; EP1319746A1; US20030109190A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine nassgelegte Vliesstoffbewehrungsmatte eines Typs, der beispielsweise als Bewehrung von Vinylfußbodenbelägen verwendet werden kann.
Vinylfußbodenbeläge, die eine Bewehrungsschicht aus Glasfasermatte enthalten, finden beim Wohnungsbau und beim Bau von Geschäften sowohl in Nordamerika als auch in Europa weitverbreitete Anwendung. Im Gegensatz zu organischen Filz- oder Papierträgern bietet die Glasmatte ein dimensionsbeständiges Substrat für Beschichtungs- und Druckarbeiten während der Herstellung des Fußbodenbelags. Das Positionieren der Bewehrungsschicht in die Nähe der Mitte des Baumaterials ergibt ein Produkt, das gegen Aufrollen beständig ist, wodurch der Fußbodenbelag für lose Legeinstallationen geeignet ist.
Probleme treten auf, wenn der Fußbodenbelag über einem hölzernen Unterboden installiert wird, aufgrund der ziemlich starken Dimensionsveränderungen, die mit Holz verbunden sind, wenn die Umgebungstemperatur und -feuchte sich ändern. Während der Unterboden im Winter „austrocknet", kann er um bis zu 0,5 Prozent schrumpfen. Es sei denn, der Vinylfußbodenbelag kann sich dieser Dimensionsänderung durch Verdichtung anpassen, kann der Vinylfußbodenbelag sich zum Entspannen der Druckbelastung aufwölben.
Die zur Zeit als Bewehrungsschicht in Vinylfußbodenbelägen verwendeten Glasmatten weisen eine hohe Druckfestigkeit auf, die zum Aufwölben führen kann, wenn sie über hölzernen Unterböden installiert werden. Eine typische in Fußbodenbelägen verwendete Bewehrungsmatte besteht aus Glastextilfasern mit einem Durchmesser von 9 bis 11 Mikron und einer Länge von 6 mm. Diese Fasern werden typischerweise durch ein biegesteifes Bindemittel, wie ein Harnstoffformaldehydharz oder einen Poly(vinylalkohol), zusammengehalten. Die hohe Drucksteifigkeit dieser Bewehrungsmatten wird während der Herstellung des Fußbodenbelags nicht wesentlich geändert.
Die US-Patentschrift Nr. 4,849,281 offenbart eine Lösung des Problems der hohen Drucksteifigkeit der Glasbewehrungsschicht. Die Glasmatte dieses Patents besteht aus einer Mischung von Glastextilfasern und Glaswollefasern. Diese Fasern sind mit einem elastomeren Bindemittel verbunden, das aus einer Mischung eines carboxylierten Styrol-Butadien-Latex und eines methylierten Melamin-Formaldehydharzes besteht.
Die US-Patentschrift 6,267,843 offenbart eine andere Lösung. Bei diesem Patent wird eine Grundmatte aus einer Mischung von Glasfasern und polymeren Bindemittelfasern und/oder -pulver gebildet. Daraufhin erfolgt eine Behandlung mit einer zweiten Polymerbindemittelzusammensetzung auf Wasserbasis. Diese Matte weist zufriedenstellende Charakteristiken auf, wenn sie als Substrat für komprimierbare Vinylbodenbeläge verwendet wird.
Die US-Patentschrift 3,622,445 offenbart Glasfaserbahnen mit einem niedrigen Gewicht pro Quadratmeter und erhöhten Festigkeitscharakteristiken.
Erfindungsgemäß wird eine nassgelegte Vliesstoffbewehrungsmatte bereitgestellt, umfassend:(a)eine Grundbahn enthaltend 10 bis 80 Gewichtsprozent Glasfasern und 20 bis 90 Gewichtsprozent Polyethylenterephthalatfasern; (b) Polyvinylalkohol in einer Menge von 5 bis 35 Prozent, auf das kombinierte Gewicht der Glasfasern und der Polyethylenterephthalatfasern bezogen; und (c) ein sekundäres Bindemittel in einer Menge von 10 bis 30 Prozent, auf das kombinierte Gewicht der Glasfasern, der Polyethylenterephthalatfasern und des Polyvinylalkohols bezogen, dadurch gekennzeichnet, dass das sekundäre Bindemittel unter Acrylethylenvinylacetat und irgendwelchen Mischungen desselben ausgewählt wird und dass das sekundäre Bindemittel nach Aufbringen des Polyvinylalkohols aufgebracht wird.
Die Erfindung noch spezifischer beschreibend können die Glasfasern aus einer Gruppe ausgewählt werden, die bevorzugt aus E-Glasfasern, C-Glasfasern, A-Glasfasern und irgendwelchen Mischungen derselben besteht. Die Glasfasern können auch einen Durchmesser von etwa 6 bis etwa 16 Mikron und eine Länge von etwa 4 bis etwa 25 mm aufweisen.
Die Polyethylenterephthalatfasern können einen Durchmesser von etwa 6 bis etwa 16 Mikron und eine Länge von etwa 4 bis etwa 25 mm aufweisen. Die Polyethylenterephthalatfasern weisen einen Schmelzpunkt über etwa 250°C (482°F) auf. Die Polyethylenterephthalatfasern behalten ihren Fasercharakter bis mindestens 220°C (428°F) bei.
Der in der Grundbahn verwendete Polyvinylalkohol kann in Form von Fasern, Pulver oder einer Mischung der beiden vorliegen. Wenn der Polyvinylalkohol in Faserform vorliegt, weisen die Fasern einen Durchmesser von etwa 6 bis etwa 20 Mikron und eine Länge von etwa 4 bis etwa 12 mm auf. Wenn der Polyvinylalkohol in einer pulverförmigen Form vorliegt, so weist das Pulver eine Teilchengröße von etwa 50 bis etwa 250 Mikron auf.
Die vorliegende Erfindung kann noch spezifischer als sich auf eine nassgelegte Vliesstoffbewehrungsmatte mit einer Grundbahn beziehend beschrieben werden, enthaltend Glasfasern in einer Menge von etwa 25 bis etwa 40 Gewichtsprozent, Polyethylenterephthalatfasern in einer Menge von etwa 60 bis etwa 75 Gewichtsprozent und Polyvinylalkohol in einer Menge von etwa 10 bis etwa 20 Gewichtsprozent, auf das Gesamtgewicht der Glasfasern und der Polyethylenterephthalatfasern bezogen,. Die Bewehrungsmatte kann auch ein sekundäres Bindemittel umfassen, das in einer Menge von etwa 15 bis etwa 25 Prozent, auf das Gesamtgewicht der Grundbahn bezogen, bereitgestellt wird.
In der folgenden Beschreibung wird eine bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung einfach als Veranschaulichung eines der Modi, die für das Ausführen der Erfindung am besten geeignet sind, aufgezeigt und beschrieben. Wie man sich im Klaren darüber sein wird, kann die Erfindung andere verschiedene Ausführungsformen annehmen und ihre verschiedenen Einzelheiten können durch verschiedene offensichtliche Ausgestaltungen, ohne von der Erfindung abzuweichen, modifiziert werden. Dementsprechend werden die Zeichnungen und Beschreibungen als veranschaulichender Natur und nicht als einschränkend betrachtet.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine neuartige nassgelegte Vliesstoffbewehrungsmatte, die beispielsweise als Bewehrungsschicht in Oberflächenbelägen, einschließlich insbesondere Vinylfußbodenbelägen, verwendet werden kann. Die nassgelegte Matte ist durch eine Anzahl einzigartiger Merkmale, einschließlich verbesserter Flexibilität, gekennzeichnet. Insbesondere bietet die erfindungsgemäße Matte eine Bruchdehnung, bei der es sich um eine 100 prozentige Verbesserung im Vergleich mit einer herkömmlichen Glasfasermatte/Träger handelt. Das Zusetzen der Polyethylenterephthalatfaser zur Matte verbessert die Reißfestigkeit signifikant und reduziert die Reizung des Arbeitspersonals, die oft mit herkömmlichen Glasfasermatten/Trägern verbunden ist. Im Vergleich mit einer Filzmatte/Träger bietet die erfindungsgemäße Bewehrungsmatte eine verbesserte Reißfestigkeit, eine verbesserte Feuchte- und Fäulnisbeständigkeit, ein verbessertes Aussehen und außerdem eine verbesserte Fleckenabweisung.
Die erfindungsgemäße Bewehrungsmatte umfasst eine Grundbahn enthaltend eine Mischung von etwa 10 bis etwa 80 Gewichtsprozent Glasfasern und etwa 20 bis etwa 90 Gewichtsprozent Polyethylenterephthalatfasern. Die Bahn enthält auch ein Polyvinylalkoholbindemittel in einer Menge von etwa 5 bis etwa 35 Prozent, auf das kombinierte Gewicht der Glasfasern und der Polyethylenterephthalatfasern bezogen. Noch typischer enthält die Bewehrungsmatte eine Grundbahn enthaltend etwa 25 bis etwa 40 Gewichtsprozent Glasfasern, 60 bis etwa 75 Gewichtsprozent Polyethylenterephthalatfasern und Polyvinylalkoholbindemittel in einer Menge von etwa 10 bis etwa 20 Prozent, auf das kombinierte Gewicht der Glasfasern und der Polyethylenterephthalatfasern bezogen.
Außerdem enthält die Bewehrungsmatte ein zweites Bindemittel in einer Menge von etwa 10 bis etwa 30 Prozent, auf das Gesamtgewicht der Grundbahnfasern und des Bindemittels bezogen, und noch typischer in einer Menge von etwa 15 bis etwa 25 Prozent, auf das Gesamtgewicht der Grundbahn bezogen.
Die in der Bewehrungsmatte verwendeten Glasfasern werden aus einer Gruppe ausgewählt bestehend aus E-Glasfasern, C-Glasfasern, A-Glasfasern und irgendwelchen Mischungen derselben. Die Glasfasern weisen einen Durchmesser im Bereich von etwa 6 bis etwa 16 Mikron und eine Länge im Bereich von etwa 4 bis etwa 25 mm auf.
Die verwendeten Polyethylenterephthalatfasern weisen einen Schmelzpunkt über etwa 250°C (482°F) auf und behalten ihren Fasercharakter bis zu einer Temperatur von mindestens 220°C (428°F) bei. Die Polyethylenterephthalatfasern weisen einen Faserdurchmesser im Bereich von etwa 6 bis etwa 16 Mikron und eine Länge im Bereich von etwa 4 bis etwa 25 mm auf.
Das Polyvinylalkoholbindemittel kann in Form von Fasern oder Pulver oder beiden verwendet werden. Typischerweise weisen die Fasern einen Durchmesser von etwa 6 bis etwa 20 Mikron und eine Länge von etwa 4 bis etwa 12 mm auf. Das Pulver besitzt eine Teilchengröße von etwa 50 bis etwa 250 Mikron. Der Polyvinylalkohol bietet eine Bindungswirkung in einem Temperaturbereich von mehr als etwa 60°C (140°F) und weniger als etwa 200°C (392°F).
Je nach der Zusammensetzung der Grundmatte und dem Grad der Hochtemperaturfestigkeit, die für das Verarbeiten durch den Fußbodenbelaghersteller erforderlich sind, kann das zweite Bindemittel nicht vernetzend, selbstvernetzend sein oder es kann durch Zusetzen eines geeigneten Mittels wie Melamin-Formaldehydharz vernetzt werden. Das sekundäre Bindemittel umfasst Acryl, Ethylenvinylacetat und Mischungen derselben. Bevorzugt bietet das sekundäre Bindemittel eine Bindungswirkung bei einer Temperatur von etwa 80°C (176°F) bis etwa 200°C (392°F).
Die allgemeine Vorgehensweise für das Herstellen der erfindungsgemäßen Bewehrungsmatte ist wie folgt. Eine Aufschlämmung einer Mischung von Glasfasern und Polyethylenterephthalatfasern und Fasern oder Pulver des Polyvinylalkoholbindemittels wird unter Anwendung von herkömmlichen Nasslegeverformungstechniken, die den mit dem Stand der Technik Vertrauten allgemein bekannt sind, verformt. Die dabei gebildete Vliesstoffbahn wird durch einen Ofen hindurchgeführt, um die Matte zu trocknen und die Polyvinylalkoholbindemittelfasern und/oder -pulver zu verschmelzen. Typischerweise wird der Ofen bei einer Temperatur von 100°C (212°F) bis 200°C (392°F) gehalten und die Bahn hat eine Aufenthaltszeit im Ofen von etwa 15 bis 45 Sekunden. Dieses Erhitzen aktiviert das Polyvinylalkoholbindemittel und bringt das Material zum Schmelzen und miteinander Verbinden der Glasfasern und Polyethylenterephthalatfasern. So wird der Fasercharakter sowohl der Glas- als auch der Polyethylenterephthalatfasern beibehalten.
Als Nächstes wird das sekundäre Bindemittel durch Sättigen der Matte mit einer Polymerlösung oder -dispersion auf Wasserbasis, Entfernen des überschüssigen sekundären Binde mittels und erneutes Durchführen der Matte durch einen Ofen zum Trocknen und Aushärten des sekundären Bindemittels aufgebracht. Wiederum kann der Ofen bei einer Temperatur von beispielsweise 100°C (212°F) bis 200°C (392°F) gehalten werden und die Matte hat eine Aufenthaltszeit im Ofen von etwa 15 bis 45 Sekunden. Dieses Erhitzen aktiviert das zweite Bindemittel, während der Fasercharakter der Glas- und Polyethylenterephthalatfasern wiederum beibehalten wird. Wenn die dabei gebildete Matte für herkömmliche Glasmatten und typische Vinylfußbodenbelagkonstruktionen substituiert wird, ist eine merkliche Verbesserung des Komprimierverhaltens festzustellen. Fußbodenbeläge, die die neue Matte enthalten, sind so zur Verwendung über hölzernen Unterböden äußerst geeignet.
Bei einem alternativen Verfahren wird eine Aufschlämmung von Glasfasern, Polyethylenterephthalatfasern und Polyvinylalkoholbindemittel unter Bildung einer nassgelegten Matte entwässert. Danach wird das sekundäre Bindemittel auf Wasserbasis auf die nassgelegte Matte aufgebracht. Diese Matte wird dann ein zweites Mal entwässert und die Matte wird dann in einem Ofen getrocknet, um die Bindemittel mit den Glas- und Polyethylenterephthalatfasern zu verschmelzen.
Bei noch einem weiteren Ansatz wird eine Aufschlämmung von Glasfasern, Polyethylenterephthalatfasern und Polyvinylalkoholfaser oder -pulverbindemittel unter Bildung einer nassgelegten Matte entwässert. Die Matte wird dann in einem Ofen getrocknet, um das Polyvinylalkoholbindemittel mit den Glas- und Polyethylenterephthalatfasern zu verschmelzen. Die Matte wird dann ohne Aufbringen des sekundären Bindemittels aufgerollt. Das sekundäre Bindemittel wird dann daraufhin in einem getrennten off-line-Verfahren an einem entfernten Ort aufgebracht.
Bei den verschiedenen Verfahren werden Maschinen wie Drahtzylinder-, Fourdriniermaschinen, Stevens-Former-, Roto-Former-, Inver-Former- und Venti-Former-Maschinen zum Bilden der nassgelegten Matte verwendet. Ein Überkopfkasten legt die Aufschlämmung auf einem sich bewegenden Drahtsieb ab. Eine Saug- oder Vakuumwirkung entfernt das Wasser, was zur nassgelegten Matte führt. Herkömmliche Öfen führen die Trocknungs- und Schmelzschritte durch.
Die folgenden Beispiele werden zur weiteren Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung vorgelegt. Die nassgelegte Vliesstoffbewehrungsmatte, die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet und in diesen Beispielen hergestellt wird, ist zur Verwendung bei Vinylfußbodenbelägen geeignet und kann für herkömmliche Filz- oder Glasfasermatten/Trägermaterialien substituiert werden. Die Bewehrungsmatte weist ausreichend Flexibilität auf, um der Bewegung hölzerner Unterböden zu widerstehen und hält allen Typen von Installationsmethoden, einschließlich Peripherieverkleben, stand. Die Bewehrungsmatte weist selbst eine starke Flexibilität auf (das heißt die Bruchdehnung beträgt mehr als 4 Prozent) und duldet auch Schwund, da die Polyethylenterephthalatfaser vorverstreckt ist.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung.
Beispiel 1
Ein Grundschleier wird aus 25 Prozent Glasfasern (Owens Corning Advantex^® 11 Mikron, 6 mm), 75 Prozent Polyethylenterephthalatfasern (Kuraray 0,43 Denier 5 mm) und 15 Prozent Polyvinylalkoholbindemittel zusätzlich zu den vermischten Fasern zum Herstellen einer Grundstruktur hergestellt. Dies erfolgt unter Anwendung eines herkömmlichen Schrägdraht-Nasslegeformungsverfahrens. Die nassgelegte Faser- und Bindemittelmischung wird zu einem Bandtrockner geführt, wo die Komplexverbindung konsolidiert wird. Die so gebildete Grundstruktur wird zusätzlich mit 20 Prozent sekundärem Bindemittel aus Styrolacrylat auf der Grundstruktur unter Anwendung einer Schlichtepresse imprägniert und dann in einem Luftströmungstrockner konsolidiert. Das Endprodukt wird zu einer Rolle aufgerollt, die auf die erwünschte Breite geschnitten wird.
Beispiel 2
Ein Grundschleier wird aus 40 Prozent Glasfasern (Owens Corning Advantex^® 11 Mikron, 6 mm), 60 Prozent Polyethylenterephthalatfasern (Kuraray 0,43 Denier 5 mm) und 15 Prozent Polyvinylalkoholbindemittel zusätzlich zu den vermischten Fasern zum Herstellen einer Grundstruktur hergestellt. Dies erfolgt unter Anwendung eines herkömmlichen Schrägdraht-Nasslegeformungsverfahrens. Die nassgelegte Faser- und Bindemittelmischung wird zu einem Bandtrockner geführt, wo die Komplexverbindung konsolidiert wird. Die so gebildete Grundstruktur wird zusätzlich mit 20 Prozent sekundärem Bindemittel aus Styrolacrylat auf der Grundstruktur unter Anwendung einer Schlichtepresse imprägniert und dann in einem Luftströmungstrockner konsolidiert. Das Endprodukt wird zu einer Rolle aufgerollt und auf die erwünschte Breite geschnitten.

Claims

Nassgelegte Vliesstoffbewehrungsmatte, umfassend: (a) eine Grundbahn enthaltend 10 bis 80 Gewichtsprozent Glasfasern und 20 bis 90 Gewichtsprozent Polyethylenterephthalatfasern; b) Polyvinylalkohol in einer Menge von 5 bis 35 Prozent, auf das kombinierte Gewicht der Glasfasern und der Polyethylenterephthalatfasern bezogen; und (c) ein sekundäres Bindemittel in einer Menge von 10 bis 30 Prozent, auf das kombinierte Gewicht der Glasfasern, der Polyethylenterephthalatfasern und des Polyvinylalkohols bezogen, dadurch gekennzeichnet, dass das sekundäre Bindemittel aus Acrylethylenvinylacetat und irgendwelchen Mischungen daraus ausgewählt wird und dass das sekundäre Bindemittel nach Aufbringen des Polyvinylalkohols aufgebracht wird.
Bewehrungsmatte nach Anspruch 1, wobei die Glasfasern unter Fasern von E-Glas, C-Glas, A-Glas und irgendwelchen Mischungen derselben ausgewählt werden.
Bewehrungsmatte nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Glasfasern einen Durchmesser von 6 bis 16 μm und eine Länge von 4 bis 25 mm aufweisen.
Bewehrungsmatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Polyethylenterephthalatfasern einen Durchmesser von 6 bis 16 μm und eine Länge von 4 bis 25 mm aufweisen.
Bewehrungsmatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Polyethylenterephthalatfasern einen Schmelzpunkt über 250°C (482°F) aufweisen.
Bewehrungsmatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Polyethylenterephthalatfasern ihren Fasercharakter bis mindestens 220°C (428°F) beibehalten.
Bewehrungsmatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Polyvinylalkohol in Form einer Faser und/oder eines Pulvers vorliegt.
Bewehrungsmatte nach Anspruch 7, wobei der Polyvinylalkohol in Form einer Faser mit einem Durchmesser von 6 bis 20 μm und einer Länge von 4 bis 12 mm vorliegt.
Bewehrungsmatte nach Anspruch 7, wobei der Polyvinylalkohol in Form eines Pulvers mit einer Teilchengröße von 50 bis 250 μm vorliegt.
Bewehrungsmatte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das sekundäre Bindemittel in Form einer Emulsion oder Lösung auf Wasserbasis vorliegt.
Bewehrungsmatte nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Grundbahn Glasfasern in einer Menge von 25 bis 40 Gewichtsprozent und Polyethylenterephthalatfasern in einer menge von 60 bis 75 Gewichtsprozent enthält.
Bewehrungsmatte nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Polyvinylalkohol in einer Mengen von 10 bis 20 Prozent, auf das kombinierte Gewicht der Glasfasern und der Polyethylenterephthalatfasern bezogen, enthalten ist.
Bewehrungsmatte nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das zweite Bindemittel in einer Mengen von 15 bis 25 Prozent, auf das kombinierte Gewicht der Glasfasern, der Polyethylenterephthalatfasern und des Polyvinylalkohols bezogen, enthalten ist.