DE3801851A1 - Oberflaechenbelag und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Oberflächenbelag, bestehend aus einem Substrat mit einer darauf aufgebrachten undurchlässigen Beschichtung sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Bekannt sind Oberflächenbeläge, auf denen erhabene Elemente angeordnet sind, die Feststoffteilchen enthalten. So zum Beispiel sind aus der US-PS 43 48 447 rutschfeste Kunststoffbodenbeläge bekannt, bei denen anorganische Teilchen in eine gehärtete Kunststoffgrundmasse eingebettet sind, wobei sie im wesentlichen aneinander angrenzen. Da das Haftmittel in einem selektiven Muster aufgedruckt werden kann, bewirken die erhabenen Elemente das Aussehen eines in Deckung geprägten Bodenbelags. Da die Teilchen auf die haftvermittelnde Oberfläche der Grundmasse aufgebracht werden, durchdringen sie gewöhnlich die Kunststoffgrundmasse nicht gleichmäßig. Außerdem ist die Zahl der Teilchen stark begrenzt, und die Teilchen müssen zur vollständigen Verbindung mit dem Material mit einer dünnen Beschichtung aus einem transparenten Kunststoff abgedeckt werden. Bei der Beschichtung der Teilchen mit diesem dünnen Film wird auch die darunter liegende, zwischen den erhabenen Elementen angeordnete Beschichtung überzogen.

Bei den bekannten Lösungen können die erhabenen Elemente zwar eine gewisse dekorative Bedeutung haben, würden jedoch ein darunter liegendes Dekor, sofern vorhanden, beeinträchtigen und abdunkeln. Außerdem sind erhabene Elemente zwar günstig für die Steigerung der Verschleiß- und Rutschfestigkeit, bewirken jedoch zusätzliche Schwierigkeiten bei der Pflege von Oberflächen und Fußböden mit derartigen Belägen.

Die Aufgabe der Erfindung ist die Steigerung der Zahl der Feststoffteilchen, die in den erhabenen Elementen auf einem Oberflächenbelag angeordnet werden können, die Bereitstellung eines Oberflächenbelags, bei dem die auf der Oberfläche der erhabenen Elemente vorhandenen Feststoffteilchen gleichmäßiger über die erhabenen Elemente verteilt sind und bei dem zur Schaffung von in Deckung geprägten Merkmalen ohne chemische oder mechanische Prägung die erhabenen Elemente selektiv angeordnet sind, und die Bereitstellung eines Oberflächenbelags, bei welchem die erhabenen Elemente keinen Überzug aus transparentem Kunststoff benötigen.

Diese Aufgabe wird mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst, die in den Unteransprüchen vorteilhaft weitergebildet sind.

Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft einen Oberflächenbelag, der ein Substrat, eine darauf angeordnete undurchlässige Beschichtung und erhabene Elemente umfaßt, die auf der Beschichtung selektiv angeordnet sind und einen thixotropen Kunststoff darstellen, der Feststoffteilchen enthält.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Oberflächenbelags, welches die Bereitstellung einer undurchlässigen Beschichtung auf einem Substrat, die selektive Anordnung erhabener Elemente eines thixotropen Kunststoffes, der Feststoffteilchen enthält, und das Verschmelzen der erhabenen Elemente mit dem Substrat umfaßt, um einen Belag von einstückigem Aufbau zu erhalten.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Belag,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Belag nach US-PS 43 48 447 und

Fig. 3 in einem Diagramm die pseudoplastischen Eigenschaften eines Polyvinylchloridplastisols.

Elemente mit erhabener Oberfläche und insbesondere solche, die Feststoffteilchen enthalten, werden schon lange zur Steigerung der Rutsch- und Abriebfestigkeit von Oberflächenbelägen verwendet. Erfindungsgemäß kann ein Erzeugnis mit derartigen erhabenen Oberflächenelementen von größerer Dicke nach einem Verfahren hergestellt werden, das keine Beschichtung der Elemente und der umgebenden Bereiche erforderlich macht.

Bisher wurde ein Schichtaufbau, wie der in Fig. 2 gezeigte, dadurch erzeugt, daß ein Substrat 7 mit einer geeigneten Beschichtung 8 unter selektiver Aufbringung eines Haftmittels 15 wie eines nicht gelierten Plastisols hergestellt wurde. Die Feststoffteilchen, wie etwa die Elemente 10 und 11, wurden dann gleichmäßig aufgebracht, hafteten jedoch nur auf den Haftmittelbereichen, wobei der Rest entfernt wurde. Um die Teilchen in ihrer Position zu halten, wurde das Material dann mit einer gleichmäßigen Schicht eines transparenten Trittschichtmaterials 13 überzogen.

Erfindungsgemäß wird, wie Fig. 1 zeigt, ein Substrat 20 mit einer geeigneten undurchlässigen Beschichtung 22 hergestellt und danach selektiv mit einen thixotropen Kunststoff 26, der Feststoffteilchen 28 enthält, darstellenden erhabenen Elementen 24 versehen. Da eine transparente verschleiß- widerstandsfähige Schicht nicht erforderlich ist, um die Teilchen dauerhaft miteinander zu verbinden, wie dies beim bekannten Verfahren der Fall ist, können die mit 30 bezeichneten Abschnitte der darunter liegenden Beschichtung 22 im Endprodukt unbeschichtet belassen werden.

Die Erfindung hängt nicht vom verwendeten Substrat ab. Für die Durchführung der Erfindung kann jedes der üblicherweise auf dem vorliegenden Gebiet verwendeten Substrate zum Einsatz gelangen. Ein geeignetes Substrat kann die unten im Beispiel beschriebene mit Plastisol gesättigte Glasmatte sein. Mit derselben vorteilhaften Wirkung könnte auch eine im feuchten Zustand aufgelegte Filzbahn sein, wie sie ebenfalls allgemein in der Oberflächenbeschichtungstechnik verwendet wird. Außerdem kann jedes Substrat zur Bildung einer Zwischenschicht auf der Rückseite in Form einer geschäumten oder kompakten Beschichtung überzogen werden.

Es ist davon auszugehen, daß die Erfindung durch die Wahl des Substrats keineswegs eingeschränkt wird. Die Auswahl unter den zugänglichen Substraten erfolgt unter der Forderung nach günstiger Herstellung bzw. der physikalischen Eigenschaften des Endproduktes.

Das gewählte Substrat sollte mit einem geeigneten undurchlässigen Stoff beschichtet werden. Es ist zwar möglich, die erhabenen Kunststoffelemente unmittelbar auf den im feuchten Zustand aufgelegten Filz aufzubringen, ohne daß eine undurchlässige Schicht zum Schutze des dazwischenliegenden Filzes aufgebracht wird, doch würde ein derartiges Produkt nur beschränkten kommerziellen Wert haben. Allermindestens wird gewöhnlich eine Dekorbeschichtung aufgebracht, selbst wenn das Endprodukt zu Schutzzwecken mit einer verschleiß- widerstandsfähigen Schicht zu versehen ist.

Gewöhnlich ist eine Glasmatte mit einer undurchlässigen Beschichtung, gewöhnlich einem Plastisol, herzustellen, das gegebenenfalls schäumbar sein kann, um die Matte zu imprägnieren und die Glasfasern abzudichten.

Die Beschichtung, die verwendet werden muß, kann somit einfach sein, wie z. B. ein Abdichtungsmittel für einen im feuchten Zustand aufgelegten Filz oder komplex, wie z. B. ein aus mehreren Schichten bzw. Elementen aufgebauter Körper. In allen Fällen muß die undurchlässige Beschichtung die Qualität einer verschleißwiderstandsfähigen Schicht aufweisen, das heißt sie muß der Abnützung, der ein Bodenbelag normalerweise ausgesetzt ist, standhalten. Die Durchführung der Erfindung ist nicht an eine konkrete undurchlässige Beschichtung gebunden. Dem Fachmann sind viele Beschichtungen und Beschichtungsmethoden bekannt, die auch zur Durchführung der Erfindung verwendet werden können. Dazu zählen schäumbare und nicht schäumbare Plastisole, Harztrockenmischungen, das Aufbringen von Auflagen mit Hilfe von Schablonen usw.

Die Beschichtung sollte jedoch für das darauf aufgebrachte Material undurchlässig sein, so daß das aufgebrachte thixotrope Material auf der Oberfläche bleibt, damit die erhabenen Elemente gebildet werden können.

Auf der undurchlässigen Beschichtung werden die erhabenen Elemente dadurch erzeugt, daß man Kügelchen einer Feststoffteilchen enthaltenden pseudoplastischen thixotropen Flüssigkeit aufbringt. Die Beschichtung kann nach verschiedenen bekannten Methoden erfolgen. Mit gutem Erfolg ist jedoch der im nachfolgenden Beispiel beschriebene Siebdruck angewandt worden, obwohl dieser normalerweise zum Aufbringen von Druckfarben auf poröse Oberflächen dient.

Die erhabenen Elemente können in beliebiger Form bzw. mit beliebigem Muster angeordnet werden, wobei jedoch geometrische Formen wie sich wiederholende Muster von erhabenen Kreisen, Quadraten, Rhomben und dergleichen sich als optisch wirksam erwiesen haben. Wie auch bei anderen Erzeugnissen auf diesem Gebiet, sollte die Zahl der Elemente pro Einheit für die wirksame Ausbildung einer verschleiß- widerstandsfähigen Oberfläche für den Belag vollkommen ausreichen. Die vertieften Bereiche zwischen den erhabenen haben sowohl dekorative als auch strukturelle Funktion wie zum Beispiel als Kanäle zur Ableitung von verschütteten Flßüssigkeiten usw.

Die erhabenen Elemente überragen das darunterliegende Substrat um ca. 0,75 mm (0,003 Inch) bis 20,3 mm (0,08 Inch), vorzugsweise um 3,8 mm (0,015 Inch) bis 11,4 mm (0,045 Inch) und insbesondere um 7,6 mm (0,03 Inch). Außerdem sollten die erhabenen Elemente ca. 30 bis 80% der Gesamtfläche des Endproduktes abdecken, um eine wirksame verschleiß- widerstandsfähige Oberfläche zu gewährleisten, wobei der genaue Prozentanteil eine Funktion der Geometrie der erhabenen Elemente ist.

Die Erfindung wurde durch die Kombination eines undurchlässig beschichteten Substrats mit den rheologischen Eigenschaften des aufgebrachten Kunststoffs ermöglicht. Bei einer Beschichtungstechnik, bei der zum Beispiel ein Drehsieb verwendet wird, kann ein pseudoplastisches thixotropes Material auf das beschichtete Substrat in einer Dicke aufgebracht werden, welche die Dicke übersteigt, mit der gewöhnliche Druckfarben aufgebracht werden. Aufgrund der Eigenschaften des Materials kann der seitliche Austrieb in Grenzen gehalten oder überhaupt vermieden werden.

Thixotrope Stoffe sind Stoffe, die ein doppeltes rheologisches Verhalten zeigen, das heißt hohe Viskosität bei geringer Scherbeanspruchung und geringe Viskosität bei hoher Scherbeanspruchung.

Pyrogenes und ausgefälltes SiO₂ sind wohl die am häufigsten verwendeten Thixotropiermittel, obwohl auch verschiedene andere anorganische und organische Stoffe als wirksam bekannt sind, wie z. B. solche anorganischen Stoffe, wie feinverteilte organophile Tone und organische Stoffe, wie hochsubstituierte Sorbatole oder Calcium-organische Komplexe. Im nachfolgenden Beispiel hat sich die Verwendung von pyrogener Kieselsäure (wie sie unter der Handelsbezeichnung Aerosil 200 der Firma Degussa Company im Handel erhältlich ist) als günstig erwiesen.

Die Menge dieses der Harzpaste zugesetzten Materials bestimmt die thixotrope Natur des erhaltenen Systems und dessen Viskositäten bei den verschiedenen Schergeschwindigkeiten. Diese Eigenschaften bestimmen auch den seitlichen Austrieb des in Form von erhabenen Elementen auf das Substrat aufgebrachten Plastisols. Viskosität und Schergeschwindigkeit des thixotropen Plastisolmaterials stehen zueinander in Beziehung. Die Viskosität des thixotropen Materials wird daher gemessen, um den gewünschten seitlichen Austrieb des aufgebrachten Materials zu gewährleisten.

Die Viskosität, gemessen mit einem Brookfield-Viskosimeter unter Verwendung einer Spindel Nr. 6 bei 20 Umdrehungen pro Minute, liegt im Bereich von 8 bis 16 Pa · s (80 bis 160 Poise). Sie wird durch Variieren der zugegebenen Menge an Weichmacher oder eines anderen geeigneten, die Viskosität herabsetzenden Mittels eingestellt.

Als thixotrope Substanzen können erfindungsgemäß verschiedene Harzmaterialien verwendet werden und umfassen beliebige geeignete Harzplastisole. Bei dem nachfolgenden Beispiel erwies sich die Verwendung von Polyvinylchloridharzen als günstig.

Um für die Ausführung der Erfindung brauchbar zu sein, muß der thixotrope Stoff in einer ausreichenden Menge vorliegen, damit das Harzsystem unter Scherbeanspruchung plastisch bleibt, die pseudoplastischen Eigenschaften aber sofort verliert, wenn die Scherkraft entfernt wird.

Das Diagramm in Fig. 3, das mit Hilfe eines Haake RV-1 Viskosimeters erstellt wurde, zeigt die pseudoplastischen Eigenschaften des Materials.

Aus der Darstellung geht hervor, daß der thixotrope Stoff, ein aufgeschlämmtes PVC-Plastisol, bei geringer Scherbeanspruchung hohe Viskosität und bei hoher Scherbeanspruchung geringe Viskosität zeigt.

Obwohl der thixotrope Stoff selbst auf dem Endprodukt eine verschleißwiderstandsfähige Schicht bildet, werden die Abriebeigenschaften einer solchen verschleißwiderstandsfähigen Schicht durch Zugabe von Feststoffteilchen wesentlich verbessert. Solche Teilchen können ein organisches Material, wie Gummi, oder ein Kunststoff, wie Vinyl, oder ein anorganisches Material, wie Quarz oder dergleichen sein. Diese Teilchen können transparent oder beschichtet oder etwas gefärbt sein, wie beispielsweise bekannte harzbeschichtete Sande.

Für die erfindungsgemäßen Zwecke sollten die Teilchen eine geeignete Größe aufweisen, um ein Sieb Nr. 10 nach der US-Standard-Siebreihe, das heißt ein Sieb mit einer Maschenweite von ca. 2,0 mm zu passieren, auf einem 200-Mesh-Sieb (nach US-Standard) mit einer Maschenweite von etwa 70 µm aber zurückzubleiben. Bevorzugte Ergebnisse wurden jedoch mit Teilchen erzielt, die ein 25-Mesh-Sieb (nach US-Standard) mit einer Maschenweite von etwa 600 µm passieren, auf einem 50-Mesh-Sieb (nach US-Standard) mit einer Maschenweite von etwa 250 µm aber zurückbleiben. Die Feststoffteilchen haben eine Mohs-Härte von 7 bis 9, vorzugsweise von ca. 7.

Beispiel 1

Eine 487,7 m (1600 Fuß) lange Rolle einer 4 m breiten Glasfasermatte der Fa. Schuller Company, wurde mit 500 g/m² eines Plastisols nachstehender Zusammensetzung gesättigt und in Kontakt mit einer ölgefüllten, auf 143 bis 146°C (290 bis 295°F) vorgewärmten Trommel geliert.

Danach wurde die glatte Oberfläche der mit Plastisol gesättigten Matte mit 380 g/m² Plastisol der nachfolgenden Zusammensetzung beschichtet und geliert in Kontakt mit einer zweiten ölgefüllten und auf 141 bis 143°C (285 bis 290°F) vorgewärmten Trommel, um eine undurchlässige Beschichtung mit der Qualität einer verschleißwiderstandsfähigen Schicht zu erhalten.

Ein Feststoffteilchen enthaltendes Plastisol der nachfolgenden Zusammensetzung wurde im Siebdruckverfahren in Form eines regelmäßigen geometrischen Musters auf die Oberfläche der gelierten undurchlässigen Beschichtung aufgebracht.

Die Viskosität des obigen mit Feststoffteilchen durchsetzten Plastisols muß im Bereich von 8 bis 16 Pa · s (80 bis 160 Poise) liegen, um das gewünschte Resultat zu erhalten. Die Viskosität wird durch Variieren der Menge des Weichmachers TXIB eingestellt.

Das bedruckte Plastisol wurde dann geliert und geschmolzen, indem man es 2 Minuten durch einen Heißluftofen, dessen Temperatur bei etwa 199°C (390°F) gehalten wurde, führte.

Der erhaltene Verbundkörper hatte regelmäßig angeordnete erhabene Elemente, die ein in Deckung geprägtes Dekor simulieren und durchgehend eine praktisch homogene Dispersion von Feststoffteilchen enthalten.

Beispiel 2

Es ist möglich, das vorliegende Produkt auch mit einer ebenen Oberfläche auszubilden.

Das vorliegende Produkt wird auf dieselbe Weise wie das Produkt von Beispiel 1 mit dem Unterschied hergestellt, daß vor dem Schmelzen des Produkts noch eine zusätzliche Beschichtung aufgebracht wird. Nach dem Gelieren der erhabenen Elemente, wird auf die gesamte Oberfläche derselben eine Beschichtung aus dem obigen undurchlässigen Beschichtungsmaterial aufgebracht, um die vertieften Bereiche rund um die erhabenen Elemente auszufüllen. Wenn die graue Pigmentpaste von dfem undurchlässigen Beschichtungsmaterial entfernt wird, ist die die vertieften Bereiche ausfüllende Beschichtung transparent, und die Produkte von Beispiel 1 und Beispiel 2 sehen praktisch gleich aus, mit dem Unterschied, daß das Produkt von Beispiel 2 eine ebene Oberseite aufweist.

Claims (12)

1. Oberflächenbelag, dadurch gekennzeichnet, daß er

• a) ein Substrat
• b) eine undurchlässige Beschichtung, die mit wenigstens einer Oberfläche des Substrats verbunden ist, und
• c) auf der Beschichtung selektiv angeordnete, einen thixotropen Kunststoff mit Feststoffteilchen darstellende erhabene Elemente mit einer Dicke von ca. 0,75 mm (0,003 Inch) bis 20,3 mm (0,080 Inch) umfaßt, wobei der thixotrope Kunststoff wenigstens ein Thixotropiermittel, ausgewählt aus der Gruppe pyrogene Kieselsäuren, ausgefällte Kieselsäuren, feinpulverisierte organiphile Tone, in hohem Maße substituierte Sorbatole und Calcium-organische Komplexe, enthält.

2. Oberflächenbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat eine Glasfasermatte ist.

3. Oberflächenbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat eine im feuchten Zustand aufgelegte faserförmige Verbundfolie ist.

4. Oberflächenbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffteilchen eine Mohs-Härte von 7 bis 9 aufweisen.

5. Oberflächenbelag nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffteilchen wenigstens teilweise organischer Natur sind.

6. Oberflächenbelag nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen wenigstens teilweise Vinylharzschnitzel sind.

7. Oberflächenbelag nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffteilchen wenigstens teilweise anorganischer Natur sind.

8. Oberflächenbelag nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen wenigstens teilweise Quarzteilchen sind.

9. Oberflächenbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erhabenen Elemente in einem regelmäßigen geometrischen Muster angeordnet sind.

10. Oberflächenbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erhabenen Elemente so angeordnet sind, daß sie dem Produkt ein in Deckung geprägtes Aussehen verleihen und 30 bis 80% der Fläche des Oberflächenbelags bedecken.

11. Oberflächenbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche zwishen den erhabenen Bereichen ausgefüllt ist, um eine Folie mit ebener Oberfläche zu ergeben.

12. Verfahren zur Herstellung eines Oberflächenbelags, dadurch gekennzeichnet, daß man

• a) auf wenigstens eine Oberfläche eines Substrats eine undurchlässige Beschichtung aufbringt,
• b) auf das beschichtete Substrat mit einer Siebdruckvorrichtung selektiv erhabene Elemente aufdruckt, die einen thixotropen Kunststoff darstellen, der Feststoffteilchen enthält, wobei die erhabenen Elemente in einem solchen Abstand voneinander angeordnet werden, daß dazwischen vertiefte Bereiche entstehen und die erhabenen Elemente vorzugsweise eine Höhe von 38 mm (0,15 Inch) bis 11,4 mm (0,045 Inch) haben und
• c) das auf diese Weise gebildete Material verschmilzt.