DE2817226B2 - Verwendung eines Bindemittels mit geringem Gehalt an wasserlöslichen Verbindungen zur Herstellung von genadelten Bodenbelägen und die unter Verwendung dieses Bindemittels hergestellten genadelten Bodenbeläge - Google Patents

Verwendung eines Bindemittels mit geringem Gehalt an wasserlöslichen Verbindungen zur Herstellung von genadelten Bodenbelägen und die unter Verwendung dieses Bindemittels hergestellten genadelten Bodenbeläge

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Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Bindemittels auf der Basis eines wäßrigen Latex eines synthetischen Polymeren, dessen Gehalt an wasserlöslichen Verbindungen, die in der wäßrigen Phase gelöst sind, unterhalb von 0,5 Gew.-°/o, bezogen auf das Polymere, liegt, zur Herstellung von genadelten Bodenbelägen.
Durch die Verwendung eines derartigen Bindemittels wird eine verbesserte Verschleißfestigkeit des genadelten Bodenbelages erzielt
Die Verwendung von wäßrigem Latex von synthetischen Polymeren als Bindemittel für Textilfaser!! zur Herstellung von genadelten Bodenbelägen steigt durch die immer häufigere Verwendung von Belägen im häuslichen Bereich, etwa in Form von Böden und Wänden im Innern des Hauses, Böden außerhalb des Hauses, Böden von Kraftfahrzeugen usw. an.
Die Verschiedenheit der Arten der genadelten Bodenbeläge (platt, vertikal geschlungen, vertikal
geschnitten), die Bindeverfahren (Imprägnieren im vollen Bad, gesteuertes Imprägnieren der Rückseite,
Zerstäuben usw.), die verwendeten Fasern (Wolle, Polypropylen, Polyamide, Polyester, Acrylpolymere)
führen dazu, daß ein immer größerer Bereich an Latices zur Verwendung als bindemittel vorzusehen ist
Die Notwendigkeit des Aufrechterhaltens der Ver-
!0 schleißfestigkeit der genadelten Bodenbeläge, die aus ökonomischen Gründen immer weniger Fasern enthalten, führt zur Verwendung von Bindemitteln in Form von Latices mit immer verbesserter Qualität Unter ansonsten gleichen Bedingungen führt die erfindungsgemäß vorgesehene Verwendung des Bindemittels zu einem genügend geringen Gehalt des Latex an wasserlöslichen Verbindungen, die in der wäßrigen Phase gelöst sind und damit zu einem genadelten Bodenbelag, der eine verbesserte Verschleißfestigkeit aufweist
Die wasserlöslichen Verbindungen enthalten hierbei im wesentlichen Salze, die beispielsweise durch katalytische Reste oberflächenaktive Mittel sowie makromolekulare Verbindungen, wie beispielsweise carboxylierte Verbindungen, gebildet werden.
Als verwendbare synthetische Polymere in Form eines Latex können erfindungsgemäß gegebenenfalls carboxylierte Copolymere von Butadien und Styrol, gegebenenfalls earboxylierte Copolymere von Styrol und Alkylacrylat, gegebenenfalls carboxylierte Copolymere von Vinylacetat und Alkylacrylat, gegebenenfalls carboxylierte Copolymere von Vinylchlorid und Alkylacrylat und gegebenenfalls carboxylierte Copolymere von Vinylchlorid und Vinylidenchlorid verwendet werden.
Die Bestimmung des Gehaltes des Latex an wasserlöslichen Verbindungen, die in der wäßrigen Phase gelöst sind, wird mit Hilfe einer Ultrafiltriermethode durchgeführt, die die Eigenschaften einer semipermeablen Membran mit erhöhter Durchlaßschwelle ausnutzt, die die Verbindungen mit geringer molekularer Masse und gegebenenfalls die carboxylierten makromolekularen Verbindungen durchläßt und die Polymerteilchen zurückhält.
Zwar ist es aus Krell, Einführung in die Trennverfahren, VEB Deutscher Verlag für Grundstoff-Industrie, Leipzig, 1975, Seite 280 bis 282 bekannt, durch Ultrafiltrieren gelöste Stoffe mit hoher Molekularmasse von ihrem Lösungsmittel zu trennen, wobei auch Kolloide nicht nur von molekulardispersen Stoffen, sondern auch vom Dispersionsmittel getrennt werden können. Bei den erfindungsgemäß verwendeten Latices ist dagegen das Ultrafiltrieren dazu benutzt worden, die in der restlichen Phase des Latex gelösten Verbindun gen zu entfernen, indem die wäßrige Phase selbst entfernt und durch deionisiertes Wasser ersetzt wird.
Außerdem ist es aus der DE-AS 21 56 180 bekannt, 'eine wäßrige Zubereitung für eine elektrische Ablagerung durch Ultrafiltrieren zu behandeln. Die wäßrigen Phasen enthalten hierbei ionisch löslich gemachte filmbildend»: Harze, wobei man zumindestens einen Teil der Zubereitung vor ihrer Anwendung der Ultrafiltrierung bei einem vorbestimmten Druck unterwirft, wobei die Ultrafiltrationsmembranen Wasser und Stoffe von wesentlich geringerer Molekülgröße als das Harz hindurchläQt und das Harz zurückhält. Hierbei wird also eine wäßrige Zubereitung ultrafiltriert, die ein Harz enthält und zur elektrischen Ablagerung von weiteren
Bestandteilen wie Pigmenten und dergleichen verwendet wird. Daraus war nicht nahegelegt, einen Latex, aus dem durch Ultrafiltration eine genügende Menge an wasserlöslichen Verbindungen abgetrennt worden ist, zur Herstellung von genadelten Bodenbelägen zu verwenden.
Zur Bestimmung des Gehaltes des Latex an wasserlöslichen Verbindungen unterwirft man den zu untersuchenden Latex mit einem bekannten Gewichtsgehalt an Trockensubstanz /1, ausgedrückt in Prozent, einer Ultrafiltration durch Hindurchführen durch eine Ultrafiltrierlaboreinrichtung, die mit einer semipermeablen Membran ausgerüstet ist Man bestimmt den Gewichtsgehalt an Trockensubstanz des ersten Tropfens des aufgefangenen Permeats tp, ausgedrückt in Prozent, der gleich demjenigen der wäßrigen Phase des Latex ist
Der Gehalt des Latex an wasserlöslichen Verbindungen t„ die in der wäßrigen Phase gelöst sind, ausgedrückt in Prozent, wird ais Gewicht in bezug auf das Polymere durch folgende Formel gegeben:
ί. =
UlOO - tt)
25
Ein gemäß der Erfindung verwendbarer Bindemittel Latex wird allgemein aus einem Latex eines synthetischen Polymeren erhalten, das zur Herstellung von genadelten Bodenbelägen verwendbar und in bekannter Weise durch Polymerisation in wäßriger Emulsion hergestellt ist, indem eine genügende Menge der wasserlöslichen Verbindungen aus dem letzteren entfernt werden. Dieses Entfernen kann beispielsweise durch Ultrafiltrieren mit einer semipermeablen Membran vorgenommen werden.
Im Verlauf des Ultrafiltrierens durchdringen die Verbindungen, die in der wäßrigen Phase gelöst sind, die Membran und gelangen in das Permeat, während sich eine progressive Desorption und Entfernung von wasserlöslichen Verbindungen ergibt, die an der Oberfläche der Teilchen des Latex adsorbiert sind. Das Ultrafiltrieren kann mit einer üblichen Anlage vorgenommen werden, wie man sie in der Industrie antrifft.
Eine derartige Anlage ist in der Figur dargestellt Sie besteht im wesentlichen aus einem Behälter 1, der den zu behandelnden Latex enthält, einem Behälter 2, der entionisiertes Wasser enthält, einem Ultrafilter 3 und einer Pumpe 4. Der Behälter 2 über dem Behälter 1 sichert die Versorgung des letzteren mit entionisiertem Wasser über eine Leitung 5 und ein automatisches Ventil 6, das durch einen Schwimmer 7 betätigt wird, der sicherstellt, daß das Niveau des Bades in dem Behälter 1 konstant gehalten wird. Die Pumpe 4 pumpt den Latex durch eine Leitung 8 zum Ultrafilter 3. Durch eine Leitung 9, die mit einem Durchflußmesser 10 ausgerüstet ist, wird das von dem Ultrafilter 3 gelieferte Konzentrat in den Behälter 1 zurückgeführt Eine Schlange 11 zum Hindurchführen von Wärmeaustauschflüssigkeit ist in dem in dem Behälter 1 enthaltenen Latex eingetaucht und sorgt für die Konstanthaltung der Temperatur. Eine Leitung 12 dient zum Anfahren der Anlage.
Ferner sind Absperrventile 13,14,15,16 und 17 sowie Manometer 18 und 19 vorgesehen.
Das Anfahren der Anlage und der Ablauf des Verfahrens erfolgen folgendermaßen:
Bei geschlossenem Ventil 14 und geöffnetem Ventil 13 wird die Pumpe 4 !n Gang gesetzt, dann öffnet man die Ventile 14 und 15 und schließt das Ventil 13. Durch aufeinanderfolgende Annäherungen reguliert man die öffnungen der Ventile 14 und 15 derart, daß man den gewünschten Latexdurchsatz bei dem gewünschten Druck erhält, wobei die Druckdifferenz durch die Manometer 18 und 19 angezeigt wird, die den Verlust der Charge am Ultrafilter 3 wiedergeben.
Um eine gute Durchführung des Ultrafiltrierens zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, folgende Bedingungen einzuhalten:
Die semipermeable Membran muß eine erhöhte Durchlaßschwelle aufweisen, die im aligemeinen zwischen 5000 und 100 000 ausgedrückt als Wert des Molekulargewichts von Prüfproteinen in neutralem gepuffertem Milieu liegt, die Geschwindigkeit des Latexdurchgangs durch die Membran muß oberhalb von 0,5 m/s und vorzugsweise zwischen 1 unr* 2 m/s liegen, um die Kolmatierung hiervon zu veiTneiden, obwohl der Verlust der Charge beim Ultraiiltrieren und die Scherwirkung, der der Latex unterworfen wird, begrenzt werden,
die Differenz der Drücke an beiden Seiten der Membran muß zwischen 0,i und 6 Bar und vorzugsweise zwischen 1,5 und 3 Bar liegen, die Temperatur des Latex muß zwischen 0 und 1000C und vorzugsweise zwischen 0 und 500C liegen,
wenn die Ausbeute an Permeat abnimmt, während der Gewichtsgehalt des Latex an Trockensubstanz ansteigt, wird es bevorzugt, das Ultrafiltrieren mit im wesentlichen konstanten Gewichtsgehalt, der allgemein zwischen 5 und 70% und vorzugsweise zwischen 45 und 55% liegt, gegebenenfalls nach Verdünnung, insbesondere in dem Fall, wo die Viskosität des Latex sehr erhöht wird, vorzunehmen,
dem Stillegen der Anlage muß ein Spülzyklus mit reinem Wasser folgen, um die irreversible Kolmatierung und damit das Arbeitsunfähigmachen der Membran zu vermeiden.
In dem Fall, in dem der Latex eine ungenügende mechanische Stabilität aufweist, um der Ultrafiltrierbehandlung unterworfen zu werden, ohne Anlaß zur Bildung von Agglomeraten zu geben, kann man den Latex vorher auf einen alkalischen pH-Wert im allgemeinen zwischen 73 und 9,5 bringen. Am Ende des Ultrafiltrierens kann der Latex konzentriert werden, wenn dies notwendig ist, und zwar auf einen Gehalt an Tr"x:kensubstanz, der für die vorgesehene Verwendung geeignet ist
Die Erfindung wird nachfolgend unhand eines Beispiels erläutert:
B e i f ρ i e I und Vergleichsbeispiel Mit Hilfe eines Bindemittels wird ein genadelter Teppich insgesamt imprägniert, der eine oberflächliche Schicht aus Polypropylen und eine Unterschicht aus Wirkereiabfällen besitzt. Der Teppich wird dann bei einem Druck von 5 kg/cm2 foulardiert und dann in einem Tunnelofen bei einer Temperatur von 130° C während 10 min getrocknet.
Der auf diese Weise behandelte Teppich wird in bezug auf Verschleißfestigkeit entsprechend den drei folgenden Tests untersucht:
Schrifttest
Man bringt ein Streifenmuster auf der Vorderseite einer Probe des Teppichs mit Hilfe eines Metallteils an, das eine mehr oder weniger weiße Spur hinterläßt. Man bewertet diese Spur im Vergleich zu einer Probenbewertungsskala. Die Resultate sind ausgedrückt als Bewertungen von I bis 10, wobei die höchste Note angibt, daß die Probe am wenigsten durch die Streifung markiert ist.
Bleichtest
Die Gebrauchsschicht einer Probe des Teppichs unterwirft man einem wiederholtem und genormtem Abtreten, wodurch ein Glänzen und Bleichen verbleibt, das mehr oder weniger stark ist. Das Abtreten wird mit Hilfe einer als »British Tetrapod Walker« bezeichneten Vorrichtung vorgenommen. Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem sich drehenden Hohlzylinder, an dessen Innenfläche die zu prüfende Probe angebracht wird und innerhalb von dem in freiem Zustand ein Hammer mit vier schlagenden Massen in Form von Kugeln angeordnet ist, die sich an der Spitze eines regelmäßigen Tetraeders befinden. Man beurteilt visuell die Einwirkung nach einer bestimmten Anzahl von Zyklen durch den Zylinder, im vorliegenden Fall nach 105 Zyklen durch Vergleich mit einer Probenvergleichsskala. Die Resultate werden ausgedrückt durch eine Benotung von 1 bis 10, wobei die höchste Note angibt, daß die Probe am wenigsten beeinträchtigt ist.
»Lisson«-Test
Man unterwirft die Gebrauchsschicht einer Probe eines Teppichs dem Abrieb, der durch einen mechanischen Begeher hervorgerufen wird, der als »Lisson-Tretrad« bekannt ist. Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Rad, das an seinem Umfang mit vier Schuhen versehen ist, die mit Schuhsohlen aus Kautschuk mit einem Rillenprofil versehen sind und die im vorliegenden Fall mit einem Gesamtgewicht von 13 kg belastet sind, unter deren Wirkung die Fasern an der Oberfläche sich mehr oder weniger Zersausen. Das Rad vollführt eine Hin- und Herbewegung von einem Ende zum anderen der Probe, wobei auf diese Weise bei jedem Vor- und Zurückgehen ein Zyklus vervollständigt wird. Die Beeinträchtigung der Fasern nach einer bestimmten vorgegebenen Anzahl von Zyklen, im vorliegenden Fall 200 Zyklen, wird durch Vergleich mit einer Probenvergleic'.isskala vorgenommen. Die Resultate werden mit Noten von 1 bis 10 benotet, wobei die höchste Benotung die geringste Beeinträchtigung angibt.
In dem Beispiel und dem Vergleichsbeispiel verwendet man entsprechend al» Bindemittel wäßrige Latices A und B von carboxylierten Butadien-Styrol-Copolymeren, enthaltend 43% Butadien, 53% Styrol und 4% Äthylencarboxy!säuren.
Der Gehalt des Latex an wasserlöslichen Verbindungen, die in der wäßrigen Phase gelöst sind, in Gewichtsprozent, bezogen auf das Polymere, beträgt 4,7% für den Latex A und 03 für den Latex B.
Der Latex B wird aus dem Latex A, der 50 Gew.-% Trockensubstanz enthält, erhalten, indem dieser der vorstehend geschilderten Ultrafiltrierung ausgesetzt wird.
Das Ultrafiltrieren wird mit einer Einrichtung
r> durchgeführt, die eine Ultrafiltrierfläche von 0,7 m2 besitzt und mit einer Membran ausgerüstet ist, deren Durchlaßschwelle 20 000 beträgt, wie die Vorrichtung »Iris 3538« der Anmeiderin, wobei die Anlage durch eine Pumpe versorgt wird, die eine Leistung von 6 mJ/h bei einem Druck von 3 bar liefern kann. Während des Ultrafillrierens wird der Gehalt des Latex an Trockensubstanz mit Hilfe von entionisiertem Wasser konstant gehalten. Die Dauer des Ultrafiltrierens beträgt 12 h. Nach Entleeren der Anlage wird diese mit Wasser gespült. F.ine Kolmatierung der Membran wird nicht festgestellt.
Die LatL;s A und B werden auf einen pH-Wert von 9 eingestellt durch Zusatz von Ammoniak, zugesetzt in 0,4 Gew.-%, bezogen auf das Copolymere, Natriumalkyljo arylsulfonat. Emulgiermittel, dessen Rolle üarin besteht, die Benetzung der Fasern des Teppichs zu verbessern, und mit entionisiertem Wasser auf einen Gewichtsgehalt an Trockensubstanz von 20% verdünnt.
Die nachfolgende Tabelle gibt die Resultate an.
Vergleichs
beispiel		 Beispiel
(Latex A) (Latex B)
Gewicht des angelagerten
Bindemittels
in g/m2
in %, bezogen auf die Probe		 130 ±9
20±l		 120+12
19± 2
Schreibtest 5 7,5
Abriebtest 4.5 7,5
Begehungstest 7,5 8.5
so Man erkennt, daß der Latex B gemäß der Erfindung zu einem genadelten Teppich führt, der bessere Eigenschaften aufweist als derjenige, der mit dem Latex A imprägniert ist
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Verwendung eines Bindemittels auf der Basis eines wäßrigen Latex eines synthetischen Polymeren, dessen Gehalt an wasserlöslichen Verbindungen, die in der wäßrigen Phase gelöst sind, unterhalb von 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Polymere, liegt, zur Herstellung von genadelten Bodenbelägen.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymere des verwendeten Latex ein gegebenenfalls carboxyliertes Copolymeres von Butadien und Styrol, ein gegebenenfalls carboxyliertes Copolymeres von Styrol und Alkylacrylat, ein gegebenenfalls carboxyliertes Copolymeres von Vinylacetat und Alkylacrylat, ein gegebenenfalls carboxyliertes Copolymeres von Vinylchlorid und Alkylacrylat oder ein gegebenenfalls caibexyliertes Copolymeres von Vinylchlorid und Vinylidenchlorid ist
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Latex aus einem in bekannter Weise durch Polymerisation in wäßriger Emulsion hergestellten Latex eines synthetischen Polymeren erhalten worden ist durch Abtrennen einer genügenden Menge der wasserlöslichen Verbindungen aus dem Latex, insbesondere durch Ultrafiltrieren eines Latex mit einem Gewichtsgehp.lt an Trockensubstanz, der im wesentlichen konstant ist und zwischen 5 und 70% und vorzugsweise zwischen 45 und 55% liegt, mit Hilfe einer semipermeable.) Membran, wobei die Membran vorzugsweise eine Dure laßschwelle zwischen 5000 und 100 000, ausgedrückt ais Wert des Molekulargewichts von Prüfproteinen in neutralem gepuffertem Milieu, besitzt.
4. Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Latex erhalten worden ist, indem am Ende des Ultrafiltrierens der Latex bis auf einen Gehalt an Trockensubstanz konzentriert wird, der zur vorgesehenen Verwendung geeignet ist.
5. Genadeiter Bodenbelag, hergestellt unter Verwendung der nach einem der Ansprüche 1 bis 4 eingesetzten Bindemittel mit einem Gehalt an wasserlöslichen Verbindungen von unterhall) 0,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polymere.
DE2817226A 1977-04-22 1978-04-20 Verwendung eines Bindemittels mit geringem Gehalt an wasserlöslichen Verbindungen zur Herstellung von genadelten Bodenbelägen und die unter Verwendung dieses Bindemittels hergestellten genadelten Bodenbeläge Expired DE2817226C3 (de)

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