[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung
von Teppichfliesen, wobei auf die Unterseite eines textilen Bodenbelags, z.B. eines
Nadelfilzes oder einer Tuftingware, zunächst ein Vorstrich und anschließend eine Schwerschicht
aufgebracht wird und die so hergestellte Teppichbahn zu Teppichfliesen gestanzt wird.
[0002] Zur Herstellung von textilen Bodenbelägen, z.B. Teppichfliesen, wird beispielsweise
eine Tuftingware bzw. Nadelfilzware im allgemeinen auf seiner Unterseite mit einer
Rückenbeschichtung versehen, die aus einer Schwerschicht, z.B. aus Bitumen besteht.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß sich die Textilfasern aus solcher Tuftingware bzw.
Nadelfilzware leicht herauslösen, insbesondere, wenn der Bodenbelag einer äußeren
Beanspruchung unterzogen wird. Deshalb ist man seit langer Zeit dazu übergegangen,
bei Teppichfliesen, an deren Haltbarkeit größere Anforderungen gestellt werden, vor
der Beschichtung mit der Schwerschicht an der Unterseite der Tuftingware bzw. Nadelfilzware
einen Vorstrich aufzubringen, der in die Filamente der Noppen eindringt und die Textilfasern
festklebt bzw. mit dem Grundgewebe/ Vlies verbindet. Obwohl hierzu ein zusätzlicher
Bearbeitungsgang, der Vorstrich, erforderlich ist, hat sich diese Arbeitsweise durchgesetzt,
da bisher nur auf diesem Wege eine haltbare Teppichfliese, die auch stärkeren Beanspruchungen
standhalten kann, herzustellen war.
[0003] Als Schwerschicht wurde auch schon gefülltes Polyurethan verwendet. Dabei ist ein
Vorstrich nicht erforderlich. Die Liegeeigenschaften und Formstabilität solcher Teppichfliesen
sind jedoch unbefriedigend, außerdem ist Polyurethan teuer. Aus diesem Grunde werden
als Schwerschicht für Teppichfliesen heute fast ausnahmslos Hotmelt-Massen auf der
Basis von ataktischem Polypropylen oder Bitumen verwendet, wobei die Notwendigkeit
eines separaten Vorstrichs in Kauf genommen wird.
[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Herstellung einer Teppichfliese zu schaffen, das gegenüber der bisherigen Herstellung
mit Vorstrich und nachfolgender Auftragung der Hotmelt-Schwerschicht wesentlich vereinfacht
ist und die Möglichkeit bietet, eine preiswerte Teppichbahn für Fliesen in einem Arbeitsgang
herzustellen.
[0005] Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß als Vorstrich ein aktiviertes, gegebenenfalls
mit Füllstoffen gefülltes Isocyanat-Polyol-Gemisch eingesetzt wird, das bei Temperaturen
nahe der Zimmertemperatur nicht zu Polyurethan reagiert, und als Schwerschicht ein
Thermoplast eingesetzt wird, wobei der Vorstrich und die Schwerschicht nacheinander
auf der gleichen Unterwalze auf die Teppichbahn aufgebracht werden und wobei die Vorstrichwalze
und das aktivierte Isocyanat-Polyol-Gemisch bei einer Temperatur zwischen dem Taupunkt
des Wassers und einer Temperatur gehalten wird, bei der noch keine Reaktion des Iso.cyanats
und des Polyols erfolgt und die Schwerschicht und das Schwerschicht-Walzenrakel bei
einer Temperatur gehalten werden, bei der die Schwerschicht flüssige Eigenschaften
aufweist und das aktivierte Isocyanat-Polyol-Gemisch miteinander zu Polyurethan reagiert.
[0006] Die erfindungsgemäßen Lösungen hinsichtlich der Vorrichtung ergeben sich aus dem
Kennzeichen der Vorrichtungsansprüche.
[0007] Beim Einsatz eines Vorstrichgemisches aus Isocyanaten, Polyolen und Aktivatoren,
die bei Temperaturen nahe der Zimmertemperatur nicht miteinander reagieren, dringt
zunächst das flüssige Isocyanat-Polyol-Gemisch in die Unterseite der Teppichbahn ein,
wodurch die darin befindlichen Enden der Textilfasern gut von dem Vorstrichgemisch
durchtränkt werden. Dies wird dadurch. begünstigt, daß die Fließfähigkeit des Isocyanat-Polyol-Gemisches
wegen der nicht stattfindenden Reaktion voll aufrecht erhalten bleibt, wodurch der
Vorstrich unter dem Andruck der Vorstrichwalze gut in die Fasern bzw. Noppen eindringt.
[0008] Unmittelbar nach dem Aufbringen des Vorstrichs kann dann auf der gleichen Unterwalze
die Schwerschicht aufgebracht werden. Die Schwerschicht besteht aus einem Thermoplasten,
der bei erhöhten Temperaturen auf die Unterseite der Teppichbahn aufgetragen wird.
Die Temperatur des aufzubringenden Thermoplasten muß so eingestellt werden, daß einerseits
die erforderliche Fließfähigkeit bzw. Viskosität gewährleistet ist, um beispielsweise
mit einem Walzenrakel auf die Unterseite der Teppichbahn aufgebracht werden zu können,
andererseits muß die Temperatur so ausgewählt werden, daß das bei Temperaturen um
Zimmertemperatur noch nicht reaktionsfähige Isocyanat-Polyol-Gemisch unter dem Einfluß
der erhöhten Temperatur der Schwerschicht nunmehr zu Polyurethan reagiert. Dadurch
findet gleichzeitig mit dem Aufbringen der Schwerschicht die Aushärtung des Vorstriches
statt, ohne daß für das Aufbringen von Vorstrich und Schwerschicht getrennte Arbeitsgänge
oder getrennte Unterwalzen erforderlich sind.
[0009] Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht hohe Geschwindigkeiten bei der Herstellung
der Teppichbahnen, wobei nur geringe Investitionen erforderlich sind. Dadurch, daß
beide Schichten, sowohl der Vorstrich als auch die Schwerschicht, auf einer einzigen
Unterwalze aufgebracht werden können, ist kein zusätzlicher Arbeitsgang erforderlich.
Durch Auswahl entsprechender Zusammensetzungen beim Vorstrich und bei der Schwerschicht
ist eine Einstellung der Biegesteife und des Liegeverhaltens der Teppichfliese möglich.
[0010] Gegenüber der Verwendung von Polyurethanen als Beschichtungsmaterial ergibt sich
durch die Möglichkeit des Einsatzes billiger Thermoplasten als Schwerschicht eine
erhebliche Kosteneinsparung bei gleichzeitig besseren Liegeeigenschaften.
[0011] Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Herstellung von Teppichfliesen aus
allen textilen Bodenbelagsmaterialien, wie z.B. Tuftingware, Nadelfilzware, Webware
oder Wirkware.
[0012] Für die Schwerschicht werden die üblichen heißstreichfähigen Thermoplasten verwendet.
Dazu gehören u.a. ataktisches Polypropylen, ataktisches Polybuten, Bitumen, Äthylen-Vinylacetat-Polymere
(EVA), Polyvinylacetat und dergleichen. Als Zusätze zu diesen genannten Thermoplasten
können weiterhin Naturkautschuk, Polyäthylen, Polypropylen, Polybuten, Polyisobutylen,
Propylenkautschuk, Äthylen-Propylen-Kautschuke (EPDM, EPM) sowie Gemische der genannten
Stoffe verwendet werden. Bevorzugt wird ataktisches Polypropylen, ataktisches Polybuten,
Bitumen sowie Mischungen von ataktischem Polypropylen und ataktischem Polybuten, ataktischem
Polypropylen und Polyäthylen sowie von ataktischem Polypropylen mit Harzen verwendet
werden. Als Harze eignen sich natürliche und/oder synthetische Harze, beispielsweise
Kohlenwasserstoffharze. Vorzugsweise werden aliphatische Kohlenwasserstoffharze oder
Naturharze, wie Kolophonium oder Wurzelharz verwendet.
[0013] Die Schwerschicht kann mit den üblichen Füllstoffen und Zusätzen gefüllt sein, wie
z.B. Füllstoffe mit einer Dichte oberhalb von 2, wie Bariumsulfat, Calciumcarbonat,
Siliciumdioxid, Schiefermehl, Kalksteinmehl, Quarzsand usw.. Als Zusätze können weiterhin
Weichmacher, Antioxydanzien, Farbstoffe, Pigmente usw. verwendet werden.
[0014] Die Schwerschicht wird bei Temperaturen von 80 bis 220°C, bevorzugt 120 bis 200°C
und besonders bevorzugt bei 150 bis 180°C aufgetragen.
[0015] Bei Verwendung von Gemischen von ataktischem Polypropylen und ataktischem Polybuten
betragen die Auftragstemperaturen etwa 150 bis 180°C, bei Verwendung hochmolekularer
ataktischer Polypropylene können die Temperaturen zwischen 120 und 220°C liegen. Beim
Zusatz von Kohlenwasserstoffharzen zu ataktischem Polypropylen liegen die Auftragstemperaturen
im allgemeinen zwischen etwa 120 und 180°C. Bei Verwendung von Bitumen werden niedrigere
Auftragstemperaturen verwendet, beispielsweise im Bereich von 80 bis 180°C. Bei Verwendung
von Füllstoffen in ataktischem Polypropylen liegen die Auftragstemperaturen bei einem
hohen Füllstoffgehalt, beispielsweise im Bereich von 50 bis 80 Gew.-% zwischen etwa
160 und 200°C, bei niedrigerem Füllstoffgehalt unter beispielsweise 50 % bei etwa
140 bis 160°C.
[0016] Als Vorstrich eignen sich alle Isocyanat-Polyol-Gemische, die bei Temperaturen nahe
der Zimmertemperatur nicht, d.h. nicht in nennenswertem Umfang, zu Polyurethanen reagieren.
Dies sind insbesondere solche Gemische, die bei Temperaturen zwischen 0 und 100°C,
bevorzugt zwischen 10 und 50°C und besonders bevorzugt zwischen 10 und 30°C noch nicht
zu Polyurethanen umgesetzt werden können, d.h. die bei diesen Temperaturen noch nicht
in nennenswertem Maße miteinander reagieren.
[0017] Solche Isocyanat-Polyol-Gemische enthalten als Isocyanat-Komponente beispielsweise
Di- oder Polyisocyanate, bevorzugt aromatische Diisocyanate, wie 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat
(MDI) oder ToluylenDiisocyanat (TDI).
[0018] Als Polyol-Komponente werden die folgenden Polyole eingesetzt: Polyäther- und/oder
Polyester-Diole oder -Triole, bzw. di- und/oder trifunktionelle Polyäther-und Polyester-Polyole.
Außerdem können ein- oder mehrwertige Alkohole, beispielsweise Glykol, Glyzerin usw.
zugegen sein.
[0019] Da das Isocyanat-Polyol-Gemisch bei Temperaturen nahe der Zimmertemperatur nicht
miteinander reagieren soll, ist der Zusatz spezieller Aktivatoren erforderlich, die
das Gemisch erst bei höheren Temperaturen miteinander reagieren lassen. Solche Aktivatoren
sind beispielsweise thermisch aktivierbare Aminkatalysatoren, die aus Salzen von Aminen
mit organischen Karbonsäuren oder aus komplex gebundenen Aminen bestehen können. Bei
erhöhter Temperatur zerfallen diese Stoffe unter Freisetzung des als Aktivator dienenden
Amins. Weiterhin können Metallsalze oder Organo-Metallverbindungen als thermisch aktivierbare
Aktivatoren verwendet werden. Ein Beispiel für solche Verbindungen ist Nickel-(II)-Acetyl-acetonat.
[0020] Die Aktivatoren können beispielsweise mit der Polyol-Komponente vermischt dem Reaktionsgemisch
hinzugegeben werden.
[0021] Das Gemisch aus Isocyanat, Polyol und Aktivator kann gegebenenfalls die gleichen
Füllstoffe enthalten wie die Schwerschicht.
[0022] Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand eines Beispieles näher erläutert.
[0023] Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in
schematischer Darstellung.
[0024] Eine getuftete Teppichbahn 12, bestehend aus einem Polyamid-Material und einem Polypropylen-Trägergewebe,
wird von der Abrollvorrichtung 10 über die Umlenkwalzen 14 auf die Unterwalze 22 transportiert.
[0025] Im Vorratsbehälter 16 befindet sich die Reaktionskomponente 4,4'-Diphenyl-Methan-Diisocyanat
(Isocyanatgehalt als NCO > 30 Gew.-%) (MDI) und im Vorratsbehälter 18 die entsprechende
zweite Reaktionskomponente, bestehend aus
[0026]

[0027] Im Mischbehälter 20 werden beide Reaktionskomponenten Isocyanat und Polyol-Gemisch
im Verhältnis von 1 : 7,8 vorgemischt und über eine Vorstrichwalze 24 auf die Teppichbahn
aufgetragen. Die Auftragsmenge wird mit Hilfe des Rakelmessers 26 vordosiert. Die
Temperaturen der Polyurethan-Reaktionskomponenten sowie des Reaktionsgemisches, der
Vorstrichwalze und der Unterwalze betragen + 15
0C. Das Auftragsgewicht für den Vorstrich beträgt 35
0 g/
m2.
[0028] Die vorgestrichene Teppichbahn wird auf der Unterwalze 22, die sich in Laufrichtung
dreht, dem Schwerschicht-Walzenrakel 30 zugeführt. Im Vorratsbehälter 28 befindet
sich eine Hotmelt-Schwerbeschichtungsmasse, bestehend aus

[0029] Die Temperatur dieser Masse beträgt 170°C. Mit Hilfe des ebenfalls auf 180°C beheizten
Schwerstrich-Walzenrakels 30 wird diese Masse aus dem Vorratsbehälter auf die vorgestrichene
Teppichbahn aufgetragen, das Auftragsgewicht beträgt 2 000 g/
m2.
[0030] Durch die Einwirkung der erhöhten Temperatur der Beschichtung der Teppichbahn mit
der heißen Schwerbeschichtungsmasse wird die Reaktion des aktivierten Isocyanat-Polyol-Vorstrichgemisches
zu Polyurethan eingeleitet.
[0031] Die Teppichbahn wird über eine Kühlstrecke 32/34 transportiert und auf 20°C abgekühlt.
Mit der Abkühlung ist die Reaktion des Isocyanat-Polyol-Gemisches abgeschlossen, so
daß die Teppichbahn mit der Stanze 36 zu Teppichfliesen gestanzt werden kann.
[0032] Die auf diese Weise hergestellten Teppichfliesen zeigen eine sehr gute Einbindung
der Faserfilamente durch den Polyurethanvorstrich sowie eine sehr gute Dimensionsstabilität.
1. Verfahren zur Herstellung von Teppichfliesen, wobei auf die Unterseite eines textilen
Bodenbelages, z.B. eines Nadelfilzes oder einer Tuftingviare zunächst ein Vorstrich
und anschließend eine Schwerschicht aufgebracht wird und die so hergestellte Teppichbahn
zu Teppichfliesen gestanzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorstrich ein aktiviertes,
gegebenenfalls mit Füllstoffen gefülltes Isocyanat-Polyol-Gemisch eingesetzt wird,
das bei Temperaturen nahe der Zimmertemperatur nicht zu Polyurethan reagiert, und
als Schwerschicht ein Thermoplast eingesetzt wird, wobei der Vorstrich und die Schwerschicht
nacheinander auf der gleichen Unterwalze auf die Teppichbahn aufgebracht werden und
wobei die Vorstrichwalze und das aktivierte Isocyanat-Polyol-Gemisch bei einer Temperatur
zwischen dem Taupunkt des Wassers und einer Temperatur gehalten wird, bei der noch
keine Reaktion des Isocyanats und des Polyols erfolgt und
die Schwerschicht und das Schwerschicht-Walzenrakel bei einer Temperatur gehalten
werden, bei der die Schwerschicht flüssige Eigenschaften aufweist und das Isocyanat-Polyol-Gemisch
miteinander zu Polyurethan reagiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Thermoplast eine Hotmelt-Mischung
verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schwerschicht
ataktisches Polypropylen verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur
der Walze für die Schwerschicht auf 80 bis 220°C, bevorzugt 120 bis 2000C und besonders bevorzugt auf 150 bis 180°C gehalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur
der Walze für den Vorstrich auf 0 bis 100°C, bevorzugt auf 0 bis 30°C und besonders
bevorzugt auf 10 bis 15°C gehalten wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet
durch eine Unterwalze (22), eine Vorstrichwalze (24) und ein Schwerstrich-Walzenrakel
(30).
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorstrichwalze (24)
mit Vorrichtungen zum Heizen und Kühlen ausgerüstet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwerstrich-Walzenrakel
(30) beheizbar ist.