DE3743296A1 - Thermoplastischer homogener boden- und wandbelag - Google Patents

Description

Als Boden- und Wandbelag sind homogene Beläge aus PVC mit Gehalten von Weichmachern und Füllstoffen weitverbreitet und erlauben die Herstellung der hochwertigsten thermoplastischen Beläge mit günstigem Gleichgewicht von Belastbarkeit und Verschleißfestigkeit und einer Langlebigkeit über viele Jahrzehnte. Weitere Vorteile sind einfache Herstellung und Verlegung und z. B. die Verschweißbarkeit von Bahnen und Platten. Solche Beläge sind Standardmaterialien für Wohnräume und Büroräume in zahllosen Varianten der Färbung und der Dessins, jedoch auch als wenig angreifbarer Belag für Laboratorien od. dgl. Homogene Beläge aus PVC widerstehen der hohen Beanspruchung in z. B. Sporthallen.

Standardmaterial ist der homogene und massive Belag in Dicken von 1 bis 3 mm.

Beläge aus PVC haben jedoch auch Nachteile. Weich-PVC-Beläge werden in so großer Menge benutzt, daß eine Wiederverwendung oder eine Verwertung gebrauchter Beläge wünschenswert wäre. Eine Regenerierung von PVC ist jedoch schwierig. Als Abfall verrotten PVC-Beläge auf Deponien praktisch nicht. Bei der Verbrennung bereitet das enthaltene Chlor Schwierigkeiten. PVC erfordert Verarbeitungsstabilisatoren auf Basis von Schwermetallen.

Es bestand daher die Aufgabe, homogene und massive Beläge herzustellen, welche die genannten hochwertigen und ggf. überlegenen Gebrauchseigenschaften besitzen und die Nachteile von PVC durch Verwendung eines anderen polymeren Bindemittels vermeiden.

Es wurde gefunden, daß homogene und massive Beläge mit den genannten hochwertigen oder mit überlegenen Gebrauchseigenschaften herstellbar sind auf Basis von Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisaten (EVA) und daß überraschend weder Weichmacher noch Verarbeitungsstabilisatoren mit Gehalt von Schwermetallen erforderlich sind und in einfacher Verfahrensweise überraschend große Mengen von Füllstoffen einarbeitbar sind, welche in gleicher Menge bei PVC entscheidend die Materialeigenschaft verschlechtern.

Weiter wurde gefunden, daß ganz überlegene Materialeigenschaften als Bodenbelag auftreten, wenn in bevorzugter Weise neben EVA im Bindemittel zusätzlich Polyolefine oder Olefin-Copolymerisate enthalten sind; auch hohe Füllstoffgehalte ergeben dann noch die überlegenen Eigenschaften. Polyolefine oder Olefin-Copolymerisate, zusätzlich zu EVA im Bindemittel ermöglichen zugleich eine vereinfachte Verarbeitbarkeit.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein homogener und massiver thermoplastischer Bodenbelag bzw. Wandbelag auf der Basis von Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisaten als polymere Bindemittel mit Gehalten von Füllstoffen und ggf. Hilfsstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß der Vinylacetatanteil des Copolymerisats 14 bis 45 Gew.-% und der Vinylacetatanteil im Gesamtansatz 3 bis 14 Gew.-% und der Anteil der Füllstoffe einschließlich von Hilfsstoffen 35 bis 80 Gew.-% des Gesamtansatzes bzw. Belags beträgt.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Belag, der als Bindemittel zusätzlich Polyolefine oder Olefin-Copolymerisate enthält.

Geeignete Füllstoffe sind beispielsweise Talkum, Kreide, Kaolin, Quarzmehl oder weitere übliche Füllstoffe, ggf. auch Holzmehl.

Hilfsstoffe sind besonders Feststoffe und Pigmente, ggf. Antistatika, Gleitmittel wie Ca-Stearat in Mengen von höchstens 2 bis 4 Gew.-% des Gesamtansatzes.

Die erfindungsgemäßen Beläge mit EVA als Bindemittel enthalten so hohe Anteile von Füllstoff, die bei jeweiliger Qualität - bei Belägen auf Basis der bisherigen Bindemittel - unbekannt waren.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß die erfindungsgemäßen homogenen Bodenbeläge mit EVA als Bindemittel hochwertige Gebrauchseigenschaften bei Füllstoffgehalten bis 80 Gew.-%, insbesondere hohe Füllstoffgehalte von 65 bis 75 Gew.-% aufweisen können, während im Gegensatz dazu Beläge auf Basis von Weich-PVC bei hochwertigen Eigenschaften nur Füllstoffgehalte bis maximal ca. 50 Gew.-% enthalten können. Beispielsweise ergeben PVC-Beläge im Normversuch nach DIN 51 963 in Abhängigkeit vom Gehalt von Weichmachern bereits Dickenverluste in der Größenordnung von 0,2 mm bei Füllstoffgehalten von 50 Gew.-%, während im erfindungsgemäßen Belag gleiche Dickenverluste erst bei Füllstoffgehalten von 75 Gew.-% auftreten, so daß etwa 20 bis 25 Gew.-% Füllstoffe mehr im erfindungsgemäßen Belag enthalten sind.

Die erfindungsgemäßen Beträge lösen die gestellte Aufgabe nicht nur durch chlorfreie Bindemittel, sondern vermeiden auch gänzlich Weichmacher und schwermetallhaltige Zusätze.

In EVA des Bindemittels können Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisate mit gleichem VA-Gehalt oder solche mit verschiedenen EVA-Gehalten enthalten sein. Der VA-Gehalt des EVA beträgt 14 bis 45, vorzugsweise 18 bis 32 Gew.-%.

Überraschend wurde festgestellt, daß ein Anteil von Vinylacetat im Gesamtansatz einschließlich aller Füllstoffe und Hilfsstoffe 3 bis 14 Gew.-%, vorzugsweise 4,5 bis 10 Gew.-% maßgeblich die überlegenen Eigenschaften bedingt; das gilt auch, soweit im Gesamtbindemittel Polyolefine oder Olefin-Copolymerisate enthalten sind.

Es ist ganz entschieden bevorzugt, daß in dem polymeren Bindemittel zusätzlich zu Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat ein Polyolefin oder Olefin-Copolymerisat enthalten ist. Sehr bevorzugt ist Polypropylen, möglich ist auch Polyethylen oder Copolymerisate des Propylens oder Ethylens mit einer weiteren Olefinkomponente oder einer dritten Komponente wie z. B. in Ethylen-Propylen-Diencopolymerisaten (EPDM). Die Mengen der Olefin-Homopolymerisate bzw. -Copolymerisate sollen 0 bis 15, vorzugsweise 2 bis 13, sehr bevorzugt 3 bis 10 Gew.-% des Belags bzw. Gesamtansatzes betragen. Olefin-Homopolymerisate wie besonders Polypropylen oder Polyethylen sind bevorzugt. Als Polypropylen ist PP bevorzugt, das in der Ansatzmischung nach Fertigung einer Platte nach 3 min Kontakt auf der Koflerbank einen Klebebeginn von 160 bis 200°C oder darüber erreichen läßt. Mit einer Olefinkomponente als zweite Komponente im Bindemittel wird eine günstige Kombination von geringem Resteindruck, z. T. sehr geringem Resteindruck, kombiniert mit hohem Verschleißwiderstand erzielt.

Als homogen und massiv wird verstanden, daß der Belag nur aus einer Schicht mit z. B. einer Dicke von etwa 1 bis 3 mm besteht, deren physikalische Eigenschaften von der Oberseite bis zur Unterseite gleichbleibend (homogen) sind. Es soll keine Trägerschicht oder Deckschicht vorhanden sein und Faservlies bzw. Gewebe weder als Verstärkung noch als Trägerschicht verwendet werden. Hierzu ist kein Widerspruch, daß der Belag aus Chips, Granulaten od. dgl. sehr bevorzugt hergestellt wird, wobei die Chips oder Granulate verschiedene Färbung haben können und gut sichtbare Korngrenzen von Granulaten verschiedener Farbe sich deutlich gegeneinander abheben. Dabei werden Granulate von 1 bis 5 mm durchschnittlichem Durchmesser bevorzugt verwendet. Es können auch ungefärbte Granulate enthalten sein, welche bevorzugt nicht gefüllt sind und durch transparent bis transluzent wirken.

Dementsprechend werden im Falle der sehr bevorzugten Beläge mit Farbmustern aus verschiedenen Farben zunächst mehrere Walzfelle mit verschiedener homogener Einfärbung hergestellt, zu Granulaten oder Chips verarbeitet, wobei die Chips oder Granulate im gewollten Mengenverhältnis der Farbstellungen miteinander vermischt werden und erneut durch an sich bekannte Maßnahmen, wie Extrudieren zu einem Walzfell oder durch Sintern zu einem Flächengebilde verarbeitet, wobei sehr bevorzugt eine anschließende Verpressung auf Walzen, kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Pressen od. dgl. in an sich bekannter Weise erfolgt. Bevorzugt werden die Mischungen von jeweils einfarbigen Granulaten zu mehrfarbig marmorierten Walzfellen bzw. mehrfarbig marmorierten Granulaten verarbeitet und diese zu homogenen Belägen verpreßt. Auf diese Weise entsteht, offenbar bewirkt durch EVA als Bindemittel, ein besonderes und ästhetisch besonders ansprechendes Aussehen des Belages, worin die fest in den Belag eingebetteten Granulate bzw. Chips sehr feinteilige und völlig voneinander getrennte Konturen besitzen, welche optisch ein Muster von großer Klarheit ergeben, bei dem die von PVC-Belägen üblichen Verwischungen der Farbgrenzen nicht auftreten. Ein solcher Belag auf Basis von EVA oder ggf. zusätzlich Olefin-Homopolymerisat bzw. Olefin-Copolymerisat als Bindemittel erlaubt noch aus einer Entfernung von 2 bis 3 m für das durchschnittliche Auge eine unverschwommene und farblich klar gegeneinander abgesetzte Musterung zu erkennen, während bei PVC-Belägen nur in wesentlich geringerem Abstand die Korngrenzen hervortreten und bedeutend weniger klar gegeneinander abgesetzt sind. Diese genannte optische Dessinierung der erfindungsgemäßen Beläge mit der bevorzugten Verwendung von Granulaten wirken auf den Betrachter als völlig anderes Material als Beläge aus PVC aus an sich gleichartigen Granulaten und entsprechenden Herstellverfahren.

Die Copolymerisate aus Ethylen und Vinylacetat besitzen im allgemeinen niedrige Schmelzpunkte, was in vorteilhafter Weise niedrige Temperaturen bei der Verarbeitung erlaubt. Dabei ist es kein Hindernis, daß EVA, praktisch unabhängig vom Gehalt von Füllstoffen, eine gewisse Klebrigkeit aufweist, so daß in üblicher Weise Trennpapiere oder Trennfolien verwendet werden. Es ist von ganz besonderem Vorteil und unerwartet, daß der Zusatz der Polyolefine sogar schon in kleinen Anteilen den Effekt der Klebrigkeit verschwinden läßt. Von besonderer Wirkung sind hierbei Polypropylene. Hierdurch steigt die Verarbeitungstemperatur, um beispielsweise 30 bis 40°C. Durch den Fortfall von Trennpapieren, Teflonfolien od. dgl. ist ebenfalls ein Vorteil erzielt worden.

Der Zusatz von Polyolefinen führt überraschend auch zu einer Verbesserung des erfindungsgemäßen Belags bezüglich der technischen Daten. Die Shore-Härte steigt beispielsweise von Zahlenwerten im Bereich von 70 bis 75 auf Zahlenwerte von 80 und darüber, wobei der Resteindruck nach DIN 51 955 besonders durch den Zusatz von Polypropylen als Polyolefin mit 0,001 als sehr gut zu beurteilen ist. Die zweite Gruppe technisch wichtiger Daten des Dickenverlustes in Gramm oder Millimeter nach DIN 51 963 als Maß für den Verschleißwiderstand steht an sich mit Shore-Härte und Resteindruck nicht im Zusammenhang, ergibt jedoch überraschend ebenfalls gute Werte im Bereich von z. B. 0,16 bis 0,25 mm Dickenverlust. Dadurch können für besondere Beanspruchung, z. B. für Bodenbereiche mit ständigem Begehen zahlreicher Menschen in z. B. Eingängen oder an Rolltreppen, Beläge mit bisher nicht erreichter Langlebigkeit hergestellt werden. Andererseits kann für wenig belastete Bereiche ein Belag mit einem sehr hohen - bei PVC nicht aufnehmbaren - Anteil von Füllstoffen und trotzdem befriedigenden Verschleißdaten hergestellt werden. Weiterhin sind für Einsatzzwecke mit geringer Belastung gegebenenfalls Beläge geringerer Dicke als bisher einsetzbar.

Das bevorzugte Herstellungsverfahren aus Granulaten wird sehr bevorzugt durch ein Preßverfahren mit diskontinuierlichem Pressen oder sehr bevorzugt pressenden Walzwerken mit bestimmter Walzenprofilierung ausgeführt, wobei die Oberfläche bei Bedarf auch eine bestimmte Dessinierung, Ornamentierung etc. erhalten kann. Die Art der Verpressung am Schluß ist überraschenderweise von wesentlichem Einfluß auf die Materialeigenschaften, z. B. bei Verwendung einer Doppelbandpresse. Dieses Herstellungsverfahren ist in der gleichzeitigen Patentanmeldung "Verfahren zur Herstellung von mehrfarbig strukturierten homogenen Kunststoffbahnen oder -platten" beschrieben, deren Inhalt durch Referenz hier eingeführt ist.

Die erfindungsgemäßen Beläge mit dem Bindemittel aus nur EVA oder anteilig EVA haben gegenüber weichmacherenthaltendem PVC den besonderen Vorteil des geringeren Dickenverlustes in mm und dadurch ein entscheidend besseres Abriebverhalten gemäß der untenstehenden Tabelle. Bei gleichen Gehalten von Bindemitteln und Füllstoffen ergibt sich überraschend in dem weiten Bereich zwischen 55 und 20 Masse-% bzw. Gew.-% Füllstoff ein doppelt so gutes Verschleißverhalten des Belages auf Basis EVA, d. h. gegenüber Weich-PVC halbierte Werte des Dickenverlustes in mm. Mit anderen Worten, ein Material gleichen Verschleißverhaltens kann bei PVC lediglich 20 bis 30 Gew.-% Füllstoffe enthalten, bei EVA als Bindemittel jedoch 50 bis 60 Gew.-% Füllstoff und dementsprechend geringere Gehalte der Bindemittel. Bei den erfindungsgemäßen Belägen mit EVA als Bindemittel wiederum ist bereits im Bereich von 30 bis 40 Gew.-% Füllstoffen das Verschleißverhalten, gemessen am Dickenverlust, so unerwartet vorteilhaft, daß Beläge mit Füllstoffgehalten im Bereich von 20 und 30 Gew.-% und darunter so geringen Dickenverlust, so hohe Abriebfestigkeit und entsprechend extreme Langlebigkeit ergeben, daß sie für Sonderzwecke mit extrem hoher Qualitätsanforderung vorbehalten bleiben können.

Die Tabelle zeigt die um ca. 100% höhere Verschleißfestigkeit des erfindungsgemäßen Belags gegenüber einen nach gleichem Verfahren hergestellten Weich-PVC-Belag bei jeweils gleichem Füllstoffanteil.

Es ist daher bevorzugt, daß die erfindungsgemäßen Beläge für normale Beanspruchung 65 bis 75 Gew.-% Füllstoffe enthalten, welche Dickenverluste und Resteindruckwerte ergeben, die PVC mit nur 40 bis 50 Gew.-% Füllstoff, d. h. viel höheren Anteilen von Bindemitteln aufweist. Für hohe Beanspruchung werden erfindungsgemäße Beläge mit 40 bis 65 Gew.-% Füllstoff bevorzugt, die qualitativ PVC-Belägen mit 10 bis 30 Gew.-% Füllstoff und entsprechend hohem Gehalt von PVC und Weichmacher im Bindemittel erreichbar sind.

Die Beispiele 1 bis 9 belegen trotz hoher Füllstoffgehalte geringe Werte des Resteindrucks und geringe Dickenverluste bei Variation von Art und Menge von EVA und Füllstoffen.

Die Beispiele 10 bis 15 zeigen bei steigenden EVA-Gehalten weiter verminderte Dickenverluste. Die Beispiele 16 ff. belegen bei etwa gleichen Gehalten der Bindemittel z. T. extrem geringen Verschleißwiderstand und ungewöhnlich niedrige Werte des Resteindrucks in Abhängigkeit von Art und Menge der Polyolefine sowie die verschwindende Klebrigkeit bei den Verarbeitungstemperaturen.

Tabelle 1

Tabelle 2

Tabelle 3

Tabelle 4

Tabelle 5

Tabelle 6

Claims (7)

1. Homogener und massiver thermoplastischer Boden- bzw. Wandbelag auf der Basis von Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat als polymeres Bindemittel mit Gehalten von Füllstoffen und ggf. Hilfsstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß der Vinylacetatanteil des Copolymerisats von 14 bis 45 Gew.-% und der Vinylacetatanteil im Gesamtansatz des Belages 3 bis 14 Gew.-% und der Anteil der Füllstoffe einschließlich der Hilfsstoffe 35 bis 80 Gew.-% des Gesamtansatzes betragen.

2. Belag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel zusätzlich Olefin-Homopolymerisate oder ggf. Olefin-Copolymerisate bzw. -Terpolymerisate, vorzugsweise Polypropylen oder ggf. Polyethylen enthalten ist.

3. Belag nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyolefine bzw. deren Copolymerisate in Mengen bis 15, vorzugsweise 2 bis 13 Gew.-% des Gesamtansatzes enthalten sind.

4. Belag nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vinylacetat-Gehalt 13 bis 14 Gew.-% im Gesamtbindemittel aus Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat und ggf. Olefin-Homopolymerisat bzw. -Copolymerisat beträgt.

5. Belag nach einem der Ansprüche 2 bis 4, worin als Olefin-Homopolymerisat Polypropylen enthalten ist.

6. Belag nach Anspruch 5, worin bei Prüfung des Belags auf der Koflerbank nach 3 Minuten ein Klebebeginn von 160 bis 200°C oder darüber auftritt.

7. Belag nach einem der Ansprüche 2 bis 5, worin als Olefin-Copolymerisat EPDM enthalten ist.