PL189045B1

PL189045B1 - Wykładzina podłogowa elastomerowa i sposób jej wytwarzania

Info

Publication number: PL189045B1
Application number: PL99334312A
Authority: PL
Inventors: Gerhard Graab; Klaus Heckel; Hans-Michael Kühl
Original assignee: Freudenberg Carl Kg
Priority date: 1998-07-14
Filing date: 1999-07-09
Publication date: 2005-06-30
Also published as: ATE335894T1; EP0972892A3; CA2276650C; DE19831509C1; EP0972892B1; US6251321B1; HU224207B1; NO992748L; HUP9902366A3; CA2276650A1; JP2000129581A; NO992748D0; EP0972892A2; JP3091748B2; US20020006499A1; HUP9902366A2; HU9902366D0

Abstract

1. Wykladzina podlogowa elastomerowa, jednorodna, zaopatrzona w wielobarwny bezkierunkowy wzór, z podlegajacego sieciowaniu tworzywa elastomerowego, majaca grubosc od 1,5 mm do 3,5 mm, znamienna tym, ze przy szerokosciach od 1 m do 2 m zmiana grubosci miesci sie w tolerancji +5%, ze ma minimalne wydluzenie równe 60% oraz ze zawiera od 3% do 20% wagowych, w odniesieniu do jej ciezaru calkowitego, kopolimeru etylenu z co najmniej jednym komonomerem, nalezacym do grupy - winyloestrów nasyconych kwasów karboksylowych, majacych do 4 atomów wegla w grupie kwaso- wej, lub - nienasyconych kwasów mono- lub dwukarboksylowych, lub - estrów nienasyconych kwasów mono- lub dwukarboksylowych majacych do 8 atomów wegla w gru- pie alkoholowej, lub - olefin typu a majace od 4 do 10 atomów wegla, przy czym zawartosc etylenu w kopolimerze wynosi od 40% do 95% wagowych, zawartosc komonomeru wynosi od 5% do 60% wagowych, zas wskaznik szybkosci plyniecia kopolimeru lezy pomiedzy 0,1 i 50. 5. Sposób wytwarzania jednorodnej, zaopatrzonej w wielobarwny bezkierunkowy wzór, majacej grubosc od 1,5 mm do 3,5 mm i szerokosc od 1 m do 2 m, wykladziny podlogowej z podlegajacego sieciowaniu two- rzywa elastomerowego, obejmujacy wytwarzanie czystek granulatu, istniejacych w co najmniej dwóch róz- nych barwach, z odpowiednio róznobarwnych, wytwarzanych niezaleznie od siebie mieszanek gumowych, które przeprowadza sie przy uzyciu ekstruderów w postac pasm, a nastepnie granuluje sie na czastki o wielkosci do 3,0 mm; obejmujacy nastepnie nasypywanie czastek granulatu na tasmowe, poruszane poziomo nosniki, za- geszczanie i wulkanizowanie w dopasowanej do szerokosci wytwarzanej wykladziny, prasie tasmowej w temperaturze od 160°C do 180°C i przy nacisku od 3 N/mm2 do 10 N/mm2 , nastepujace potem szlifowanie powierzchni powstajacej wstegi, stanowiacej tylna strone wykladziny, znamienny tym, ze do nie wulkanizo- wanych mieszanek gumowych dodaje sie przed ich przetworzeniem od 3% do 20% wagowych, w odniesieniu do calkowitego ciezaru wszystkich przerabianych mas, kopolimeru etylenu z co najmniej je d n y m .................. PL PL PL

Description

Przsdmintsm wynalazku jsct wykładzina pndłngnwa slactnmsrnwa, zwłaszcza jsdnnrndna, zaopatrzona w bszkiwrznknwy wzór, wykładzina pndłngnwa z pndlsgającsgn tiscinwaniz twnrzywa slactnmsrnwsgn. Wynalazsk dntyczy równist cpncnbu wytwarzania takisj wykładziny.

Z szropsjtkisgn zgłotzsnia patsntowsgn nr EP-A10512 197 znana jsct tsgn typu wykładzina pndłngnwa, całknwicis pozbawiona pęchsrzyków powistrza. bpntób wytwarzania tsj wykładziny charaktsryzujs cię tym, ts za pnmncą krótkisgo skctrudsra ślimakowsgo z dołączoną dn nisgo psrfnrnwaną płytą, z dwóch lub więcsj rótnobarwnych, pndlsgających wulkanizacji tworzyw slattomsrowych, wytwarza cię w tpntób ciągły małs kawałki o wislkości 1 mm dn 2 mm, nddzislając js nd wychodzących patm.

Kawałki ts prowadzi tię przsz tzczslinę dwuwalcnwsgn urządzsnia kalandrzjącsgn z ogrzswanymi i chłodzonymi, utytuowanymi poziomo walcami przy ttałym nacitku liniowym, przy czym powttajs jsdnnrndna taśma, którą nattępnis wulkanizujs tię dn pottaci gntnwsj wykładziny. Aby linia nacitku w tzczslinis pomiędzy walcami była jak najwęttza, korzyttny jstt bardzo mały ttotunsk śrsdnicy do długości, wynntzący 1:3,5.

Wykładziny pndłogows n grubości około 2 mm, wytwarzans za pnmncą tsgn tpotobu, mają ograniczoną tzsrnkość. Jut dla tzsrokości podansj w opitis patsntnwym, wynntzącsj 1250 mm, przy wymaganym ttntunku śrsdnicy dn długości równym 1:3,5, knnisczns jstt zattntowanis walców n tzsrokości 370 mm przy długości 1300 mm. Okazało tię, ts takis tmukłs walcs przy wytwarzaniu wttęgi o grubości 2 mm odchylają tię od tisbis w środku twsgn ntiowsgo wymiaru n 1 mm, a nawst więcsj. Efskt tsn ulsga jstzczs więktzsmu wzmocnisniu wraz zs wzrnttsm długości walców względnis tzsrokości wttęgi, przy zachowaniu tej tamsj śrsdnicy walców.

Powttająca wttęga ma zatsm w odpowisdnim, środkowym obtzarzs powisrzchni grubość ponad 2,8 mm, zaś wymagana kalibrowana grubość 2 mm jstt zachowana jsdynis w pnblitu brzsrów wttęgi.

Altsrnatywę dla tsgo pratnwania lininwsro ttannwi rozwiązanis, w którym matsriał obrabia tię powisrzchninwn, na przykład na pratis taśmnwsj. Z surnpsjtkisgn zgłutzsnia patsntowsgo nr EP-B1 0 046 526 znany jstt taki tpotób, który zapswnia utrzymanis dokładnis jsdnakowsgn ciśnisnia pratującsrn ws wtzyttkich nbtzarach powisrzchni, a cn za tym idzis, umntliwia wytwarzanis wttęg n jsdnolitsj grubości.

Warttwę tworzywa wyjściowsgn z natypywanych cząttsk tsrmnplattycznych zagętzcza tię tutaj powisrzchninwn i zgrzswa w tpotób ciągły przy tsmpsraturzs nd 160°C dn 220°C, a nattępnis chłodzi tię ją i pratujs przy jsdnoczstnym utrzymywaniu nacitku. bzsrnknść wttęgi jstt przy tym zalszna jsdynis nd tzsrokości praty.

Jstsli próbujs tię przsnisść tsn tpotób pnttępnwania - npitany dla tworzyw tsrmnplattycznych - na podlsgającs wulkanizacji twnrzywa slactnmsrows dn wytwarzania wykładzin, wówczat otrzymujs tię wttęgi, których wydłutsnis przy zsrwaniu wsdług DIN 53 504 ntiąga wartości równs zalsdwis nd 20% do 30%. Takis niswislkis wydłutsnia nis tą jsdnak wyttarczającs dla wykładzin podłogowych, pnniswat trzsba js bardzo częttn układać na nisrównych podłotach tak. by ich krawędzis ttykały tię zs tobą. przy czym zdolność wykładzin dn wydłutania ma umntliwić ich dnpatnwanis dn nisrównnści i nisdnkładności wymiarowych, bsz obawy utzkndzsnia.

TwOrzywa slattnmsrnws tą jsdnak w katdym przypadku lsptzs, pnniswat w przsciwisńttwis do tworzyw tsrmnplattycznych wykazują równist odporność na tar z papisrnta.

Cslsm wynalazku jstt opracnwanis jsdnorndnsj, wislobarwnsj, zaopatrzonej w bszkisrunkowy wzór wykładziny podłogowej z pndlsgającsgn tiscinwaniu twnrzywa slattnmsrowsgo, którs

189 045

- przy szerokościach od 1 m do 2 m wykazuje jedynie nieznaczną zmianę grubości (maksymalnie 5%) na całej swej powierzchni,

- ma grubość od 1,5 mm do 3,5 mm,

- wykazuje minimalne wydłużenie równe 60% według DIN 53 504.

Celem wynalazku jest ponadto zaproponowanie ciągłego sposobu wytwarzania, za pomocą którego można racjonalnie wytwarzać taką wykładzinę podłogową.

Cecha ..jednorodności” jest zdefiniowana dla wykładzin podłogowych według DIN 16 850: „Jednorodne elastomerowe wykładziny podłogowe, składające się z jednej lub kilku warstw o takim samym składzie. Są one zaopatrzone na wskroś w wielobarwny wzór względnie są na wskroś jednobarwne.”

Rozwiązanie tego zadania obejmuje według wynalazku jednorodną, wielobarwną, zaopatrzoną w bezkierunkowy wzór wykładzinę podłogową z podlegającego sieciowaniu tworzywa elastomerowego, o własnościach założonych w celu wynalazku, która to wykładzina zawiera od 3% do 20% wagowych, w odniesieniu do ciężaru całkowitego, kopolimeru etylenu z co najmniej jednym komonomerem, należącym do grupy

- winyloestrów nasyconych kwasów karboksylowych, mających do 4 atomów węgla w grupie kwasowej,

- nienasyconych kwasów mono- lub dwukarboksylowych,

- estrów nienasyconych kwasów mono- lub dwukarboksylowych mających do 8 atomów węgla w grupie alkoholowej,

- olefin typu a mające od 4 do 10 atomów węgla.

Zawartość etylenu w kopolimerze musi przy tym wynosić od 40% do 95% wagowych, natomiast zawartość komonomeru od 5% do 60% wagowych. Wskaźnik szybkości płynięcia kopolimeru musi leżeć pomiędzy 0,1 i 50.

Szczególnie korzystne okazały się zawartości kopolimeru od 3% do 10% wagowych, ponieważ wówczas mieszanina daje się lepiej przetwarzać na walcach, z uwagi na mniejszą lepkość, w porównaniu do mieszanin o większych zawartościach kopolimeru. Poza tym nie ma tutaj znaczącego oddziaływania na własności gotowej wykładziny; przy udziałach kopolimerów wyższych niż 10% wagowych może ulec pogorszeniu na przykład ognioodpomość wykładziny.

Wykładzina podłogowa może występować w zasadzie w dwóch postaciach wykonania: w jednym przypadku tworzące ją cząstki granulatu są same w sobie jednobarwne, w drugim przypadku cząstki granulatu mają barwny wzór. Wrażenie optyczne, jakie daje powierzchnia, jest w tym ostatnim przypadku nieco bardziej spokojne, podczas gdy alternatywna postać wykonania jest żywsza w odbiorze.

Wytwarzanie wykładziny podłogowej według wynalazku odbywa się w znany sposób tak, że najpierw wytwarza się z nie wulkanizowanego tworzywa elastomerowego cząstki granulatu, które różnią się wzajemnie barwą i które same w sobie mogą być niejednorodne pod względem zabarwienia. W tym celu wytwarza się niezależnie od siebie odpowiednie, różnobarwne mieszanki gumowe, następnie przeprowadza się przy użyciu ekstruderów w postać pasm, po czym granuluje się je na cząstki o wielkości do 3,0 mm.

Następnie, analogicznie do europejskiego zgłoszenia patentowego nr EP-B1 0 046 526 nasypuje się co najmniej dwa różnobarwne granulaty na taśmowe, poruszane poziomo nośniki. Nośniki te mogą być wykonane z papieru pokrytego środkiem rozdzielczym, taśmy stalowej lub taśmy z policzterofluoroetylenu i w żadnym wypadku nie mogą wykazywać przyczepności względem cząstek granulatu.

Zagęszczanie i wulkanizację przeprowadza się w dopasowanej do szerokości wytwarzanej wykładziny podłogowej, prasie taśmowej w temperaturze od 160°C do 180°C i pod naciskiem od 3 N/mm² do 30 N/mm². Następnie tylną powierzchnię powstałej wstęgi szlifuje się dla polepszenia podatności wykładziny na sklejanie.

Według wynalazku istotną cechę tego sposobu stanowi fakt, że do nie wulkanizowanych mieszanek gumowych dodaje się przed ich przetworzeniem od 3% do 20% wagowych, w odniesieniu do całkowitego ciężaru przerabianych mas, kopolimeru etylenu z co najmniej jednym komonomerem.

Odpowiednie kopolimery stanowią

189 045

- winyloestry nasyconych kwasów karboksylowych, mających do 4 atomów węgla w grupie kwasowej,

- nienasycone kwasy mono- lub dwukarboksylowe,

- estry nienasyconych kwasów mono- lub dwukarboksylowych mających do 8 atomów węgla w grupie alkoholowej,

- olefiny typu a mające od 4 do 10 atomów węgla.

Zawartość etylenu w kopolimerze wynosi od 40% do 95% wagowych, natomiast resztę stanowi komonomer. Wskaźnik szybkości płynięcia kopolimeru musi leżeć pomiędzy 0,1 i 50.

Zastosowanie od 3% do 10% wagowych kopolimeru zmniejsza kleistość masy w trakcie przetwarzania i poprawia ognioodpomość gotowego produktu, a także jego zdolność powrotu do stanu wyjściowego po obciążeniu mechanicznym.

W zakresie alternatywnych składów wykładziny podłogowej w odniesieniu do mających jednobarwną lub wielobarwną strukturę cząstek granulatu odpowiednie sposoby postępowania są znane dla specjalisty. Wytwarzanie struktur wielobarwnych jest przedstawione na przykład w europejskim zgłoszeniu patentowym nr EP-A1 0 512 197. Przy wyciskaniu pasm tworzywa, rozdrabnianych na cząstki granulatu, należy jedynie zwrócić uwagę na to, aby w różnobarwnych pasach z podlegającej wulkanizacji gumy nie nastąpiło zmieszanie barw.

Odpowiednie urządzenie do realizacji sposobu według wynalazku stanowi przykładowo typowy krótki ekstruder ślimakowy, pracujący w temperaturach od 60°C do 100°C. W jednej z postaci wykonania powstające pasma przechodzą przy tym przez perforowaną płytę z otworami o średnicy od 3 mm do 5 mm; wychodzące pasma oddziela się co 1 mm do 2 mm. Alternatywnie można wypuszczać splastyfikowaną masę z dyszy szczelinowej głowicy wtryskowej, po czym oziębioną masę granulować na młynach tnących.

Ilość kopolimeru, zawartego według wynalazku w wykładzinie podłogowej ewentualnie dodanego przed obróbką mas elastomerowych, jest korzystnie ograniczona od dołu do 3% wagowych, ponieważ mniejsze zawartości nie mają znaczącego oddziaływania na wydłużalność. Od góry granica ta wynosi 20% wagowych, ponieważ wyższe wartości zmieniałyby w zbyt dużym stopniu twardość tworzywa elastomerowego w skali Shore'a; powinna ona w gotowej wykładzinie podłogowej być jak najbardziej zbliżona do twardości mieszaniny wyjściowej.

Poniższe przykłady uwidaczniają w korzystnych postaciach wykonania rozwiązanie postawionego zadania za pomocą wynalazku w oparciu o porównywalne wyniki pomiarów. We wszystkich przykładach zastosowano jako produkty wyjściowe granulaty z nie wulkanizowanego tworzywa elastomerowego, którego skład jest następujący:

kauczuk styrenowo-butadienowy
o zawartości 23% wagowych styrenu kopolimer styrenowo-butadienowy	100 części
o zawartości 85% wagowych styrenu	20 części
strącona krzemionka	40 części
kaolin	70 części
strącona kreda	30 części
żywica kumaronowo-indenowa	15 części
tlenek cynku	5 części
kwas stearynowy	1,5 części
kwas siarkowy	2.5 części
glikol polietylenowy	3 części
sulfenoamid cykloheksylobenztiazylu	2,7 części
dwusiarczek czterometylotiuramu	0,5 części
pigmenty Rozkład wielkości cząstek granulatu wynosi > 2,5 mm 1 % > 2,0 mm 33% > 1,4 mm 55% > 1,0 mm 25% > 0,71 mm 6%	wedle wyboru

189 045

Mieszanina wyjściowa ma następujące parametry:

Tabela 1

Mieszanina wyjściowa
mieszanina na walce	mieszanina do nasypu
wydłużenie % twardość Shore’a	wydłużenie % twardość Shore'a
120 92	30 92

Z tabeli 1 wynika, ze scharakteryzowany powyżej granulat elastomerowy po przeróbce według stanu techniki w dwuwalcowym urządzeniu kalandrującym ma znakomite wydłużenie wynoszące 120%, natomiast to samo tworzywo, użyte w prasie taśmowej jako materiał nasypowy, wykazuje niedostateczne wydłużenie wynoszące jedynie 30%.

Tabela 2 zawiera warianty przetwarzania mieszaniny wyjściowej na prasie taśmowej, przy następujących parametrach:

szerokość prasy taśmowej 15 00 mm szerokość wytwarzanej wykładziny podłogowej 1300 mm nacisk prasowania 30 N/mm² temperatura prasowania 180°C czas wulkanizacji 4 min

Jak wynika wyraźnie z tabeli 2, do mieszaniny dodawano różne ilości kopolimeru etylenu z co najmniej jednym komonomerem (1 kolumna). Zawartości komonomeru są w kolumnach poniższej tabeli 2 przyporządkowane odpowiednim ilościom kopolimeru.

Okazuje się, że - przy niezmiennych w przybliżeniu twardościach Shore'a w odniesieniu do mieszaniny wyjściowej - kopolimery mające skład i zawierające dodatki według wynalazku powodują w wykładzinie podłogowej osiągnięcie minimalnych wydłużeń równych 60% według DIN 53 504.

Przy użyciu kopolimerów z octanem winylu jako komonomerem obowiązuje reguła, że niskie zawartości octanu winylu wymagają większych ilości kopolimeru w mieszaninie (ponad 20 kg, tabela 2). Te zwiększone ilości nie prowadzą jednak do znaczącego zmniejszenia twardości produktu w skali A Shore'a. Również zdolność powrotu do stanu wyjściowego po obciążeniu mechanicznym nie ulega przy tym pogorszeniu.

Jeżeli natomiast zwiększy się udział octanu winylu w kopolimerze do przykładowo 28%, wówczas wymagana wytrzymałość na rozciąganie zostanie osiągnięta już przy dodaniu 20 kg kopolimeru, jak ukazano w tabeli 2. Twardość w skali A Shore'a nie ulega przy tym niekorzystnemu zmniejszeniu.

Przy jeszcze wyższych zawartościach octanu winylu (50% wagowych) juz dla niewielkich ilości kopolimeru (10 kg) można stwierdzić wyraźne zmiękczenie mieszaniny elastomerowej .

Podobnie zachowują się kopolimery z innymi komonomerami; jako przykład można wymienić kopolimer etylenu z 18% wagowymi akrylanu etylenu oraz kopolimer etylenu z 14% wagowymi oktenu. Oba kopolimery są dostępne w handlu. Przy stosunkowo niskich udziałach komonomeru niezbędne jest dodanie kopolimeru w ilości większej niż 20 kg, aby osiągnąć wymagane minimalne wydłużenie. Osiągane twardości w skali A Shore'a mieszczą się wewnątrz przedziału tolerancji, jednak leżą blisko jego granic.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Wykładzina podłogowa elastomerowa, jednorodna, zaopatrzona w wielobarwny bezkierunkowy wzór, z podlegającego sieciowaniu tworzywa elastomerowego, mająca grubość od 1,5 mm do 3,5 mm, znamienna tym, że przy szerokościach od 1 m do 2 m zmiana grubości mieści się w tolerancji +5%, że ma minimalne wydłużenie równe 60% oraz że zawiera od 3% do 20% wagowych, w odniesieniu do jej ciężaru całkowitego, kopolimeru etylenu z co najmniej jednym komonomerem, należącym do grupy

- winyłoestrów nasyconych kwasów karboksylowych, mających do 4 atomów węgla w grupie kwasowej, lub

- nienasyconych kwasów mono- lub dwukarboksylowych, lub

- estrów nienasyconych kwasów mono- lub dwukarboksylowych mających do 8 atomów węgla w grupie alkoholowej, lub

- olefin typu a mające od 4 do 10 atomów węgla, przy czym zawartość etylenu w kopolimerze wynosi od 40% do 95% wagowych, zawartość komonomeru wynosi od 5% do 60% wagowych, zaś wskaźnik szybkości płynięcia kopolimeru leży pomiędzy 0,1 i 50.
2. Wykładzina podłogowa według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera od 3% do 10% wagowych kopolimeru.
3. Wykładzina podłogowa według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, ze tworzące ją cząstki granulatu są same w sobie jednobarwne.
4. Wykładzina podłogowa według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że tworzące ją cząstki granulatu mają same w sobie barwny wzór.
5. Sposób wytwarzania jednorodnej, zaopatrzonej w wielobarwny bezkierunkowy wzór, mającej grubość od 1,5 mm do 3,5 mm i szerokość od 1 m do 2 m, wykładziny podłogowej z podlegającego sieciowaniu tworzywa elastomerowego, obejmujący wytwarzanie cząstek granulatu, istniejących w co najmniej dwóch różnych barwach, z odpowiednio różnobarwnych, wytwarzanych niezaleznie od siebie mieszanek gumowych, które przeprowadza się przy użyciu ekstruderów w postać pasm, a następnie granuluje się na cząstki o wielkości do 3,0 mm; obejmujący następnie nasypywanie cząstek granulatu na taśmowe, poruszane poziomo nośniki, zagęszczanie i wulkanizowanie w dopasowanej do szerokości wytwarzanej wykładziny, prasie taśmowej w temperaturze od 160°C do 180°C i przy nacisku od 3 N/mm² do 10 N/mm , następujące potem szlifowanie powierzchni powstającej wstęgi, stanowiącej tylną stronę wykładziny, znamienny tym, że do nie wulkanizowanych mieszanek gumowych dodaje się przed ich przetworzeniem od 3% do 20% wagowych, w odniesieniu do całkowitego ciężaru wszystkich przerabianych mas, kopolimeru etylenu z co najmniej jednym komonomerem, należącym do grupy

- winyłoestrów nasyconych kwasów karboksylowych, mających do 4 atomów węgla w grupie kwasowej, lub

- nienasyconych kwasów mono- lub dwukarboksylowych, lub

- estrów nienasyconych kwasów mono- lub dwukarboksylowych mających do 8 atomów węgla w grupie alkoholowej, lub

- olefin typu a mające od 4 do 10 atomów węgla, przy czym zawartość etylenu w kopolimerze wynosi od 40% do 95% wagowych, zawartość komonomeru wynosi od 5% do 60% wagowych, zaś wskaźnik szybkości płynięcia kopolimeru leży pomiędzy 0,1 i 50.
6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że dobiera się zawartość kopolimeru wynoszącą od 3% do 10% wagowych.
7. Sposób według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, ze wytwarza się i stosuje cząstki granulatu, same w sobie jednobarwne.

189 045
8. Sposób według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że wytwarza się i stosuje cząstki granulatu, mającs wiwlnbaawny wzór.