DE10254603A1

DE10254603A1 - Recyclisierbare Teppichprodukte und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE10254603A1
Application number: DE2002154603
Authority: DE
Inventors: Dennis C. Young
Original assignee: Lear Corp
Current assignee: Lear Corp
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-11-22
Publication date: 2004-01-29
Also published as: GB2390045A; GB0227028D0; US20040001934A1

Abstract

Recyclisierbare Teppichprodukte werden hergestellt, indem man ein reaktionsfähiges Kompatibilisierungsmittel der Vorüberzugsschicht einverleibt, die verwendet wird, um eine polymere Oberflächen-Faserschicht an eine polymere Unterlagenschicht zu binden, wobei die Polymeren der jeweiligen Schichten ansonsten inkompatibel sind, zur Herstellung von homogenen Recyclisierungsmischungen.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf recyclisierbare Teppichprodukte und auf ein Verfahren zur Herstellung dieser Produkte.
Hintergrund der Erfindung
Kunststoffe werden heute in jedem Bereich des amerikanischen Geschäftslebens verwendet und sie sind auch überall im täglichen Leben zu finden. Teppiche werden heutzutage im wesentlichen aus Kunststoffen hergestellt. Ein Problem, bei Teppichen ist, was mit ihnen zu geschehen hat, wenn ihre Nutzungsdauer abgelaufen ist. Da eine beträchtliche Menge an Abfall bei der Herstellung von Teppichen anfällt, besteht außerdem das Problem, was mit dem Abfall zu geschehen hat, wenn er einmal entstanden ist. So weist beispielsweise ein Automobilteppich in den meisten Fällen eine Oberfläche (Oberseite) aus einem Faser-bildenden Polymer wie Polyamid und/oder Polyester und eine Unterlage (Träger) aus einem Polymer wie Polyolefin oder einem Copolymer davon auf. Während des Anpassungsprozesses an die Fahrzeuge entsteht Automobilteppich-Verschnitt und es entsteht Abfall nach der Nutzung durch den Verbraucher. Während des Anpassungsprozesses entsteht eine Menge an Teppichresten, wenn der Teppich geformt und auf verschiedene unregelmäßige Formen zugeschnitten wird. Im Ergebnis entstehen Millionen von kg (Ibs) Teppichabfall jedes Jahr als Teil des Automobil-Herstellungsverfahrens. Es war bisher schwierig, diesen Teppichabfall in dem primären Herstellungsverfahren wiederzuverwenden aufgrund von Ablösungsproblemen und dgl. Außerdem endet der in einem Automobil installierte Teppich bei der Entsorgung des Automobils nach Beendigung seiner Nutzungsdauer in einem Abfallstrom als Müll nach der Nutzung durch den Verbraucher.
Neben dem Teppichabfall, der bei der Automobil-Herstellung entsteht, entsteht Teppichabfall auch bei der Herstellung und Renovierung von Wohngebäuden und Nicht-Wohngebäuden. Es ist davon auszugehen, dass das Volumen dieser Teppichabfälle, die jedes Jahr entstehen, weiterhin weltweit zunimmt. Es wurden bereits beträchtliche Bemühungen unternommen, um die Teppichabfälle zu recyclisieren. Außerdem nimmt das Interesse an der sekundären Recyclisierung von Teppich- und anderen damit gemischten Abfällen ständig zu unter anderem wegen der steigenden Kosten für die Lagerung und/oder für Mülldeponien, wegen der strenger werdenden Vorschriften für die Entsorgung und die Verbrennung.
Es wurde bereits eine Reihe von Verfahren zur Recyclisierung von Teppichabfällen entwickelt. So ist beispielsweise in den US-Patenten Nr. 5 719 198; 5 852 115 und 5 859 071 die Zugabe von Kompatibilisierungsmitteln zu Mischungen von Teppichabfällen beschrieben. Insbesondere wurden Teppichabfall-Mischungen von Nylon, Polyester, Polypropylen, Polyethylen, Ethylenvinylacetat (EVA) und Füllstoff mit einem Polypropylen, das eine darauf aufgepfropfte Acrylsäure aufwies, mit einem Maleinsäureanhydrid-modifizierten Poly(ethylen-co-vinylacetat) und einem Polyethylen-co-vinylacetat) kompatibel gemacht. So ergeben im wesentlichen homogene thermoplastische Mischungen aus dem Teppichabfall und diesen Kompatibilisierungsmitteln Produkte, die sehr nützliche Eigenschaften aufweisen, z.B. in bezug auf die Zugfestigkeit, die Dehnung beim Bruch und die Härte. Wie in dem US-Patent Nr. 6 241 168 beschrieben, wurden weitere Verbesserungen vorgenommen durch Verwendung von Polyethylen mit ultraniedriger Dichte (ULDPE). Nach diesem Patent wird ULDPE als Kompatibilisierungsmittel zu einer heterogenen Mischung von Polyamiden und/oder Polyestern in Kombination mit Polyolefinen oder Copolymeren davon zugesetzt, um die Polymeren zu kompatibilisieren. Beim Erhitzen des granulierten Abfalls im Gemisch mit dem Kompatibilisierungsmittel entstehen im wesentlichen homoge thermoplastische Mischungen.
Trotz der Verbesserungen, die auf dem Gebiet der Teppich-Recyclisierung bereits erzielt worden sind, besteht ein Bedarf für weitere Verbesserungen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf recyclisierbare Teppichprodukte, und Verfahren zur ihrer Herstellung. Recyclisierbare Teppichprodukte werden insbesondere so hergestellt, dass sie eine Schicht aus polymeren Oberflächen-Fasern und eine polymere Unterlagen- bzw. Trägerschicht für die Oberflächen-Fasern aufweisen, wobei die Oberflächenschicht und die polymere Unterlage miteinander nicht kompatible Polymere enthalten. Zwischen den Oberflächen-Fasern und der polymeren Unterlage ist eine Bindungs-Zwischenschicht vorgesehen, um die Fasern mit der Unterlage zu verbinden. Die Bindungs-Zwischenschicht enthält ein reaktionsfähiges Kompatibilisierungsmittel für die Umsetzung mit und die Kompatibilisierung der inkompatiblen Polymeren in der Oberflächenschicht und in der Unterlagenschicht beim Recyclisieren des Teppichprodukts durch Granulieren und Erhitzen zur Bildung einer im wesentlichen homogenen Polymermischung.
Ein Verfahren zur Herstellung eines recyclisierbaren Teppichprodukts wird ebenfalls bereitgestellt durch Aufbringen einer Vorüberzugsschicht zwischen der Oberflächen-Faserschicht und der polymeren Unterlagenschicht, wobei die Vorüberzugsschicht ein reaktionsfähiges Kompatibilisierungsmittel enthält. Das reaktionsfähige Kompatibilisierungsmittel in der Vorüberzugsschicht hat die doppelte Funktion, die Fasern an der Grenzfläche zwischen der Oberflächenschicht und der Unterlagenschicht während der Herstellung des Verbundmaterials zu binden und dabei selbst reaktionsfähig zu bleiben zur Kompatibilisie rung der im übrigen nicht miteinander kompatiblen (inkompatiblen) Polymeren in den Oberflächen- und Unterlagenschichten, wodurch die Recyclisierung des Teppichprodukts zur Herstellung einer homogenen Mischung ermöglicht wird. Durch die Erfindung ist es auch nicht mehr erforderlich, ein Kompatibilisierungsmittel bei der Recyclisierung eines Teppichprodukts nachträglich hinzuzugeben.
Durch Einarbeitung des reaktionsfähigen Kompatibilisierungsmittels in die Vorüberzugsschicht des recyclisierbaren Teppichprodukts wird eine Reihe von Vorteilen erzielt. So werden beispielsweise sehr signifikante Verbesserungen der Eigenschaften, wie z.B. der Zugfestigkeit und der Dehnung, in den recyclisierten Gemischen erzielt. Außerdem wird durch die vorliegende Erfindung, wie oben angegeben, die Notwendigkeit der nachträglichen Zugabe von Kompatibilisierungsmitteln zu Teppichabfällen für die Recyclisierung eliminiert. Die erfindungsgemäß verwendeten reaktionsfähigen Kompatibilisierungsmittel haben die doppelte Funktion, die Fasern der Oberflächenschicht während der Herstellung des Verbundmaterials mit der Unterlagenschicht zu verbinden und dennoch reaktiv zu bleiben mit den im übrigen inkompatiblen Polymeren der jeweiligen Schichten, wodurch es ermöglicht wird, das Teppichprodukt zu recyclisieren durch Granulieren und Erhitzen zur Bildung einer im wesentlichen homogenen Polymermischung. Die Zugabe eines Kompatibilisierungsmittels zu dem granulierten Produkt ist somit vermeidbar.
Die Vorteile und Ziele der vorliegenden Erfindung sind besser verständlich unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung und die folgenden Ausführungsbeispiele.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung A. Teppichprodukte
Im allgemeinen umfassen Teppichprodukte Oberflächen-Fasern und eine Unterlagenschicht (Trägerschicht). Synthetische Teppich-Oberflächenfasern können Polyamide und/oder Polyester, in der Regel Nylon, umfassen. In der Regel werden Nylon 6- oder Nylon 6,6-Polymere verwendet. Es können aber auch Polypropylen, Polyethylen, andere Polyester wie Polyethylenterephthalat (PET) verwendet werden. In einem Automobil-Teppich sind in der Regel eine primäre Unterlagenschicht, beispielsweise aus Polyolefin oder Polypropylen, eine Vorüberzugsschicht aus nicht-gefülltem EVA oder aus Polyethylen mit niedriger Dichte und eine Massenunterlage aus Ethylenvinylacetat (EVA) vorgesehen. Insbesondere enthält der Unterlagenüberzug einen Füllstoff, wie z.B. Bariumsulfat oder Calciumcarbonat, zusammen mit einer Polymermatrix aus EVA, das Verarbeitungsöle enthält. Diese Zusammensetzungen sind allgemein bekannt und umfassen ein typisches nordamerikanisches Teppichprodukt für die Verwendung in Automobilen. Typische Teppichprodukte und Teppichabfall-Zusammensetzungen sind in den US-Patenten Nr. 5 852 115, 5 719 198, 5 859 071 und 6 241 168 beschrieben, auf deren vollständigen Inhalt hier ausdrücklich Bezug genommen wird.
Teppichprodukte können in zwei Hauptkategorien unterteilt werden, in Webteppiche (Stoffteppiche) und Vliesstoft-Teppiche (Nadelfilze). Gebundene Vliesstoff-Teppiche werden auch als so genannte "Verbundmaterialien" bezeichnet. Sie bestehen aus Fasermatten, die durch die ihnen eigenen Bindungseigenschaften oder als Folge eines mechanischen Verfahrens, bei dem ein chemisches Bindemittel verwendet wird, zusammengehalten werden. Tufting-Teppiche sind Verbundstrukturen, in denen die Fasern, die den Flor (die Oberfläche des Teppichs) bilden, in der Regel aus Nylon 6 oder Nylon 6.6, Polypropylen oder Polyester, wie weiter unten näher beschrieben, durch ein Unterlagengewebe oder eine Unterlagenschicht, beispielsweise einen spunbonded Polyester hindurch genadelt sind. Die Basis jeder Faser erstreckt sich durch die Unterlage und ist auf der Bodenoberfläche der Verbundstruktur sichtbar. Tufting-Teppiche sind im allgemeinen solche vom Nap- und Shag-Typ. In Nap-Teppichen werden die Faserschlingen durch Nadeln oder Stanzen einer endlosen Faser durch das Unterlagengewebe hergestellt, wodurch die Basis des Teppichs gebildet wird, wobei die Oberseiten (Tops) der Schlingen im allgemeinen 0,64 bis 1,91 cm (1/4 – 3/4 inch) lang sind, wodurch die Nutz- bzw. Verschleißoberfläche des Teppichs gebildet wird. Shag-Teppiche haben die gleiche Basis wie der Nap-Teppich, die Oberseiten (Tops) der Schlingen sind jedoch aufgeschnitten oder die Spitzen der Schleifen sind abgeschnitten. Die Oberfläche des Shag-Teppichs wird somit durch die offenen Enden der zahlreichen U-förmigen Faserabschnitte gebildet, wobei die Basis des U in das Grundgewebe oder die Unterlage eingebettet ist.
Wenn die Schlingen der Fasern durchgenadelt sind und eingebettet sind in die Unterlage (wobei die Kombination davon der rohe Tufting-Teppich ist), müssen sie an dem Basisgewebe oder an der Unterlage befestigt werden, um zu verhindern, dass die Faserschlingen aus der Unterlage herausgezogen werden. Die getufteten Fasern werden befestigt durch Aufbringen einer Beschichtungszusammensetzung, die als Vorüberzug bekannt ist, auf die Rückseite der rohen getufteten Fasern, um die getufteten Garne mit diesem Basisgewebe oder der Unterlage zu verbinden. Erfindungsgemäß besteht der Vorüberzug im wesentlichen aus einem reaktionsfähigen Kompatibilisierungsmittel für die im übrigen inkompatiblen Polymeren der Oberflächen-Fasern und der Unterlage. Ein sekundäres Unterlagenmaterial, in der Regel bekannt als Massenüberzug, kann ebenfalls auf die Unterlage des rohen Tufting-Teppichs aufgebracht sein und damit verbunden werden mit der gleichen Vorüberzugs-Zusammensetzung, welche die Fasern an dem Basisgewebe oder der Unterlage festhält.
Der Massenüberzug kann ein stark gefülltes oder nicht gefülltes Polyethylen oder Ethylen/Vinylacetat-Copolymer sein. Durch das Aufbringen des sekundären Unterlagenmaterials werden die Schleifen der Fasern weiter befestigt, da sie dann durch den Vorüberzug haftend mit dem Unterlagenmaterial sowie mit dem Basisgewebe verbunden sind. Das Basisgewebe oder die primäre Unterlage können solche irgendeines allgemein bekannten Typs sein und sie können ein Polymer-Vliesstoff sein. Das zweite Unterlagenmaterial kann ein Polymer- Webstoff sein. Die oben genannten Unterlagen werden aus Materialien, wie z.B. Nadel-gestanzten Stoff- oder Vliesstoff-Polypropylen- und Vliesstoff-Polyester-Bahnen und -Geweben und Gemischen davon hergestellt.
Automobil-Teppiche unterscheiden sich geringfügig von anderen Teppichen. Der Hauptunterschied besteht in der Menge des verwendeten Rückseitenüberzugsmaterials. Der polymere Rückseitenüberug oder Massenüberzug in Automobil-Teppichen hat einen zusätzlichen Zweck, über das Festhalten der Tufts an Ort und Stelle und das Konsolidieren der Teppichunterlage hinaus. Er dient als Schallisolierschicht in einem Automobil. Der ruhige Eindruck beim Fahren wird zum Teil dadurch erzielt, dass bei dem Teppich ein Rückseitenüberzug verwendet wird. Die Vergrößerung der Masse zwischen einer Geräuschquelle und dem Innenraum des Automobils ist ein typischer Weg, um ein "ruhiges Fahren" zu erzielen. Daher sind die Automobilteppich-Rückseitenüberzüge im allgemeinen dick und stellen mehr als 50% des Gesamtgewichts des Teppichs dar. Zur Verbesserung der Schallisolier-Eigenschaften werden in der Regel anorganische Füllstoffe wie CaCO₃ und BaSO₄ verwendet.
B. Recyclisierbare Teppichprodukte
Die erfindungsgemäßen recyclisierbaren Teppichprodukte sind gekennzeichnet durch eine Schicht aus polymeren Oberflächen-Fasern und eine polymere Unterlagenschicht für die polymeren Oberflächen-Fasern. Die Polymeren der Oberflächen-Fasern und der Unterlagenschichten sind solche vom vorstehend beschriebenen Typ, wobei die Copolymeren miteinander inkompatibel sind. Beispielsweise ist eine Polyamid- und/oder Polyester-Oberflächenfaser mit einer Polyolefin-Unterlage nicht mischbar. Zwischen den inkompatiblen polymeren Oberflächen-Fasern und der polymeren Unterlagenschicht ist eine Bindungs-Zwischenschicht vorgesehen, um die Fasern an die Unterlage zu binden. Erfindungsgemäß besteht die Bindungszwischenschicht im wesentlichen aus einem reaktionsfähigen Kompatibilisierungsmittel zum Kompatibilisieren der inkompatiblen Polymeren bei der Recyclisierung des Teppichprodukts durch Granulieren und Erhitzen unter Bildung einer im wesentlichen homogenen Polymermischung. Es ist wesentlich, dass das Kompatibilisierungsmittel die Klebeeigenschaften hat, um während der Teppich-Herstellung die Oberflächen-Fasern an die Unterlagenschicht zu binden und reaktionsfähig zu bleiben, um die inkompatiblen Polymeren in Form einer homogenen Masse recyclisieren zu können.

Eine Automobil-Teppich-Zusammensetzung weist in der Regel die folgenden Komponenten in den angegebenen Mengen auf:

Teppich-Komponente	Bereiche (Gew.-%)
Polyamid (Nylon)	etwa 10 – 35
Polyester (Polyethylenterephthalat)	etwa 1 – 6
Polyolefine (Polyethylen und Polypropylen)	etwa 8 – 18
Copolymere von Metallocenen oder Ethylenvinylacetat (EVA)	etwa 15 – 36
Füllstoff	etwa 35 – 60

Reaktionsfähige Kompatibilisierungsmittel, die für die Verwendung zur Homogenisierung der inkompatiblen Polymeren der Oberflächen- und Unterlagenschichten geeignet sind, werden ausgewählt aus einer Gruppe von Agentien, wie z.B. Polypropylen mit darauf aufgepfropfter Acrylsäure, Maleinsäureanhydrid-modifiziertem Polypropylen, Maleinsäureanhydrid-modifiziertem Poly(ethylen-co-vinylacetat) und Poly(ethylen-co-vinylacetat). In der folgenden Tabelle 1 ist eine Reihe von verfügbaren Kompatibilisierungsmitteln angegeben. Tabelle 1

Handelsname	allgemeines Material
DEFA-1373 NT^TM	Anhydrid-modifiziertes Polyethylen mit ultraniedriger Dichte (ULDPE)
Bynel 302^TM	Anhydrid-modifiziertes Polypropylen (PP)
Bynel 361^TM	Anhydrid-modifiziertes Ethylenvinylacetat (EVA)
MB226D^TM	Anhydrid-modifiziertes lineares Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE)
Polybond 1001^TM	Acrylsäure-modifiziertes Polypropylen (PP)
Polybond 1009^TM	Acrylsäure-modifiziertes Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE)

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Endung ist das Kompatibilisierungsmittel ein Anhydrid-modifiziertes EVA-Polymer. Ein Beispiel dafür ist Bynel 361^TM, bei dem es sich um ein Maleinsäureanhydrid-modifiziertes Poly(ethylen-co-vinylacetat) handelt. Nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung, wie sie vorstehend angegeben worden sind, können aber auch andere reaktionsfähige Kompatibilisierungsmittel in Mengen von etwa 1 bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Teppichs, verwendet werden. Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht darin, das reaktionsfähige Kompatibilisierungsmittel in die Bindungszwischenschicht zwischen den polymeren Oberflächen-Fasern und der polymeren Unterlage während der Teppich-Herstellung so einzuarbeiten, dass es die doppelte Funktion ausüben kann, die Fasern bei der Herstellung des Produkts zu binden und die Recyclisierung des Teppichs durch Granulieren und Erhitzen zur Bildung einer im wesentlichen homogenen Polymermischung zu erleichtern. Diese dualen Funktionen werden erfüllt, weil das Teppichprodukt nach einem Verfahren hergestellt worden ist, bei dem das Kompatibilisierungsmittel während der Herstellung des Produkts als Bindungszwischenschicht zugesetzt wurde und weil wegen der Temperatur-Verarbeitungsbedingungen die Reaktionsfähigkeit des Kompatibilisierungsmittels aufrechterhalten wird, sodass es sowohl mit den inkompatiblen Polymeren, die in den Oberflächenschichten vorliegen, als auch mit denjenigen, die in den Unterlagenschichten des Teppichprodukts vorliegen, bei der Recyclisierung reagieren kann unter Bildung einer im wesentlichen homogenen Polymermischung. Wenn beispielsweise ein Anhydrid-modifiziertes EVA verwendet wird, beträgt die Auftragstemperatur des Vorüberzugs zwischen den Nylon-Oberflächen-Fasern und der PET-Unterlage etwa 180 bis etwa 205°C, sodass seine Reaktionsfähigkeit für die Recyclisierung des Teppichs aufrechterhalten wird. Es wurde gefunden, dass bei der Recyclisierung bei Temperaturen von mindestens etwa 230°C und besonders bevorzugt von etwa 250°C das Anhydrid-modifizierte EVA aktiviert wird in bezug auf die Reaktionsfähigkeit mit den verschiedenen Polymeren in den Oberflächenschichten und in den Unterlagenschichten. Natürlich variieren diese Temperaturen bei der Teppich-Herstellung für die Bindung und die Recyclisierung wie für den Fachmann ohne weiteres verständlich, in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Teppichs und der Reaktionsfähigkeit des Kompatibilisierungsmittels.
C. Verfahren zur Herstellung eines recyclisierbaren Teppichprodukts
Das bevorzugte Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen recyclisierbaren Teppichprodukte umfasst die Stufen: Bereitstellung einer Oberflächenschicht aus Fasern, z.B. solchen, wie sie vorstehend beschrieben worden sind, in der Regel aus solchen vom Textil- oder Vliesstoff-Typ. Eine Basisschicht für die Oberflächenschicht wird bereitgestellt, die ein Polymer umfasst, das mit dem Polymer der Oberflächenschicht inkompatibel ist. Zwischen der Oberflächenschicht und der Unterlagenschicht wird eine Vorüberzugsschicht aufgebracht, um die Fasern der Oberflächenschicht an der Unterlagenschicht zu befestigen. In der Vorüberzugsschicht ist ein reaktionsfähiges Kompatibilisierungsmittel, beispielsweise ein Anhydrid-modifiziertes Polyolefin, enthalten, das die unterschiedlichen chemischen Funktionen hat, die Bindemittel der Faser schicht an die Basisschicht zu binden und mit den verschiedenen Polymeren reaktionsfähig zu bleiben, wodurch das Teppichprodukt durch Granulieren und Erhitzen des Produkts zur Bildung einer im wesentlichen homogenen Polymermischung recyclisierbar ist, ohne dass dem granulierten Produkt ein Kompatibilisierungsmittel zugegeben wird.
Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen näher erläutert.
Beispiele
Ein typisches erfindungsgemäßen Automobil-Tufting-Teppich-Verbundmaterial besteht aus den folgenden fünf Schichten:
Die Nylon-Fasern werden durch die primäre PET-Unterlage hindurchgenadelt zur Bildung einer rohen Tufting-Teppich-Unterlage, die dann befestigt wird, um zu verhindern, dass die Schlingen aus dem PET-Unterlagengewebe herausgezogen werden. In diesem Beispiel wird das Anhydrid-modifizierte EVA in Form eines Vorüberzugs auf die Rückseite des rohen Tufting-Teppichs aufgebracht, um das getuftete Nylon an die PET-Unterlage zu binden. Der Vorüberzug wird bei einer Temperatur von etwa 205 °C aufgebracht. Eine sekundäre Unterlage, bekannt als Massen-Überzug, wird ebenfalls auf die Rückseite des rohen Tufting-Teppichs aufgebracht und mit dem gleichen Vorüberzug daran gebunden, um das Nylon an dem Basisgewebe zu befestigen. Wie vorstehend beschrie ben, kann der Massenüberzug stark gefüllt oder nicht gefüllt sein und er führt zu einer weiteren Befestigung der Nylonschlingen, da sie durch den Klebstoff sowohl an das Unterlagen-Material als auch an das Basisgewebe gebunden sind. Die Temperaturen zum Aufbringen eines Massenüberzugs oder einer weiteren sekundären Unterlage liegen in der Größenordnung von etwa 180 bis etwa 215°C. Das Anhydrid-modifizierte EVA muss unter solchen Verarbeitungs-Temperaturbedingungen aufgebracht werden, dass es die nützliche Funktion ausübt, den Vorüberzug an die Unterlage des rohen Tufting-Teppichs zu binden und reaktiv zu bleiben für die nachfolgende Compoundierung des recyclisierbaren Teppichprodukts während der Recyclisierung.
Proben eines recyclisierbaren Teppichs wurden geschmolzen und unter Pelletisierung bei Temperaturen von mindestens etwa 230 bis etwa 250°C unter Verwendung eines Doppelschnecken-Extruders compoundiert. Pellets wurden zu Standard-ASTM-Testproben spritzgegossen. Die Zugfestigkeits- und Schlagfestigkeits-Eigenschaften sowie die Shore-Härte wurden nach den ASTM-Protokollen bestimmt.
Zur weiteren Erläuterung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung wurden zwei Verbundmaterialien der Tabelle 2 unter Verwendung von 1 bis 3 Schichten wie vorstehend beschrieben hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass im ersten Fall ein Vorüberzug aus Polyethylen mit niedriger Dichte (LDPE) verwendet wurde, um das Nylon an PET in einem Vergleichsbeispiel zu binden (Standard), und dass ein Anhydrid-modifizierter EVA-Vorüberzug (Bynel E-361^TM) als reaktiver Kompatibilisator in einem zweiten Beispiel verwendet wurde (Erfindung). Wenn die Fasern der Teppich-Oberfläche vorbeschichtet und mit der PET-Primärunterlage verbunden waren, wurde jedes Verbundmaterial in Bezug auf seine Faser-Eigenschaften geprüft. Die zum Binden mit LLPE oder Bynel E-361^TM angewendete Temperatur betrug 205°C. Tabelle 2
Außerdem wurden nach dem Verdichten jedes Verbundmaterials bei etwa 230 bis 250°C spritzgegossene Proben hergestellt und es wurden bei jeder Probe physikalische ASTM-Testeigenschaften bestimmt und die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3
Bezüglich der obigen Tabelle 3 waren die Bindungseigenschaften im wesentlichen äquivalent bei beiden Verbundmaterialien, d.h. bei dem Standard- und dem Erfindungsmaterial. Jedes System konnte verwendet werden zur Herstellung eines funktionellen Automobil-Bodenteppichs. Wenn man jedoch den ASTM 412-Test für das verdichtete System berücksichtigt (der als Maß für die Recyclisierbarkeit verwendet wurde) wurde ein enormer Unterschied in bezug auf die Zähigkeit zwischen beiden Materialien festgestellt, der die Zugfestigkeits/Dehnungs-Eigenschaften anzeigt. Wenn das reaktionsfähige Kompatibilisierungsmittel dem Vorüberzug zugesetzt wird, ist das recyclisierbare Produkt mehr als 100 mal besser dehnbar als die LDPE-Vorüberzugs-Probe. Während die Standard-Probe sehr steif und spröde ist, ist die erfindungsgemäße Probe sehr flexibel.
Außerdem wurde gefunden, dass dann, wenn die oben genannten Daten verglichen wurden mit einer Proben von Teppichabfall mit einer Polyethylen-Vorüberzugsschicht, in der Bynel 361^TM als nachträglich zugesetzter Kompatibilisator in der gleichen Menge verwendet wurde, die oben genannte erfindungsgemäße Probe eine etwa 10 mal bessere Dehnbarkeit des recyclisierbaren Produkts ergab, das den nachträglich zugegebenen Zusatz Bynel 361^TM enthielt. Dies ist sehr überraschend aufgrund der Tatsache, dass sowohl das erfindungsgemäße Verbundmaterial als auch das Verbundmaterial mit Polyethylen-Vorüberzug die gleiche Konzentration an Bynel 361^TM enthielten.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind für den Fachmann auf diesem Gebiet unter Bezugnahme auf die vorstehende Beschreibung und die experimentellen Ergebnisse ohne weiteres ersichtlich und solche Modifikationen liegen innerhalb des Rahmens der Erfindung.

Claims

Recyclisierbares Teppichprodukt, das umfasst eine Schicht aus polymeren Oberflächen-Fasern und eine polymere Unterlagenschicht (Trägerschicht) für diese polymeren Oberflächen-Fasern, wobei die Oberflächenschicht und die polymere Unterlagenschicht normalerweise inkompatible Polymere enthalten, und eine Bindungs-Zwischenschicht zwischen den polymeren Oberflächen-Fasern und der polymeren Unterlagenschicht, um die Fasern an die Unterlage zu binden, wobei die Bindungs-Zwischenschicht ein reaktionsfähiges Kompatibilisierungsmittel enthält zur Kompatibilisierung der inkompatiblen Polymeren bei der Recyclisierung des Teppichprodukts durch Granulieren und Erhitzen zur Bildung einer im wesentlichen homogenen Polymermischung.
Recyclisierbares Teppichprodukt nach Anspruch 1, in dem die inkompatiblen Polymeren ausgewählt sind aus der Gruppe, die besteht aus Polyamid, Polyester und Polyolefin und Mischungen davon.
Recyclisierbares Teppichprodukt nach Anspruch 1, in dem die Zusammensetzung der polymeren Oberflächenschicht und der polymeren Unterlagenschicht die folgenden Komponenten in Gew.-% umfasst: etwa 10 bis etwa 35 Gew.-% Polyamid; etwa 1 bis etwa 6 Gew.-% Polyester; etwa 8 bis etwa 18 Gew.-% Polyolefin; etwa 15 bis etwa 36 Gew.-% Metallocen oder Ethylen/Vinylacetat-Copolymer; und etwa 35 bis etwa 60 Gew.-% Füllstoff.
Recyclisierbares Teppichprodukt nach Anspruch 3, in dem das Polyamid ein Nylon ist, der Polyester ein Polyethylenterephthalat ist und das Polyolefin ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Polyethylen und Polypropylen.
Recyclisierbares Teppichprodukt nach Anspruch 2, in dem das reaktionsfähige Kompatibilisierungsmittel ein modifiziertes Polyolefin ist, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus einem Anhydrid-modifizierten Polyolefin und einem Acrylsäure-modifizierten Polyolefin.
Recyclisierbares Teppichprodukt nach Anspruch 5, in dem das Anhydrid-modifizierte Polyolefin ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus einem Anhydrid-modifizierten Polyethylen mit ultraniedriger Dichte, einem Anhydrid-modifizierten Polypropylen, einem Anhydrid-modifizierten linearen Polyethylen mit niedriger Dichte und einem Anhydrid-modifizierten Ethylenvinylacetat.
Recyclisierbares Teppichprodukt nach Anspruch 5, in dem das Acrylsäure-modifizierte Polyolefin ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Acrylsäure-modifiziertem Polypropylen und Acrylsäure-modifiziertem Polyethylen mit hoher Dichte.
Recyclisierbares Teppichprodukt nach Anspruch 5, in dem das modifizierte Polyolefin in einer Menge von etwa 1 bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Teppichs, enthalten ist.
Verfahren zur Herstellung eines recyclisierbaren Teppichprodukts, das umfasst: die Bereitstellung einer Schicht aus polymeren Oberflächen-Fasern und einer polymeren Unterlagenschicht (Trägerschicht) für die polymeren Oberflächen-Fasern, wobei die Oberflächenschicht und die polymere Unterlagenschicht inkompatible Polymere enthalten, die Befestigung der polymeren Oberflächen-Fasern an der polymeren Unterlagenschicht (Trägerschicht) und das Aufbringen einer Bindungszwischenschicht zwischen den polymeren Oberflächen-Fasern und der polymeren Unterlagenschicht, um die Fasern an die Unterlage zu binden, wobei die Bindungszwischenschicht ein reaktionsfähiges Kompatibilisierungsmittel enthält zur Kompatibilisierung der inkompatiblen Polymeren bei der Recyclisierung des Teppichprodukts durch Granulieren und Erhitzen zur Bildung einer im wesentlichen homogenen Polymermischung.
Verfahren nach Anspruch 9, worin das reaktionsfähige Kompatibilisierungsmittel eine thermoplastische Zusammensetzung ist, die ein reaktionsfähiges Kompatibilisierungsmittel enthält, für den Auftrag bei einer Temperatur, die ausreicht, um eine Bindung der polymeren Oberflächen-Fasern an die polymere Unterlagenschicht zu erzielen und zur Kompatibilisierung der inkompatiblen Polymeren bei der Recyclisierung zur Bildung einer im wesentlichen homogenen Polymermischung.
Verfahren nach Anspruch 9, worin die inkompatiblen Polymeren ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus Polyamid, Polyester und Polyolefin und Mischungen davon.
Verfahren nach Anspruch 9, worin die Zusammensetzung der Oberflächenschicht und der polymeren Unterlagenschicht die folgenden Komponenten in Gew.-% umfasst: etwa 10 bis etwa 35 Gew.-% Polyamid; etwa 1 bis etwa 6 Gew.-% Polyester; etwa 8 bis etwa 18 Gew.-% Polyolefin; etwa 15 bis etwa 36 Gew.-% Metallocen oder Ethylen/Vinylacetat-Copolymer und etwa 35 bis etwa 60 Gew.-% Füllstoff.
Verfahren nach Anspruch 12, worin das Polyamid ein Nylon ist, der Polyester ein Polyethylenterephthalat ist und das Polyolefin ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Polyethylen und Polypropylen.
Verfahren nach Anspruch 12, worin das reaktionsfähige Kompatibilisierungsmittel ein modifiziertes Polyolefin ist, ausgewählt aus der Gruppe, die be steht aus einem Anhydrid-modifizierten Polyolefin und einem Acrylsäuremodifizierten Polyolefin.
Verfahren nach Anspruch 14, worin das Anhydrid-modifizierte Polyolefin ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus einem Anhydrid-modifizierten Polyethylen mit ultraniedriger Dichte, einem Anhydrid-modifizierten Polypropylen, einem Anhydrid-modifizierten linearen Polyethylen mit niedriger Dichte und einem Anhydrid-modifizierten Ethylenvinylacetat.
Verfahren nach Anspruch 14, worin das Acrylsäure-modifizierte Polyolefin ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Acrylsäure-modifiziertem Polypropylen und Acrylsäure-modifiziertem Polyethylen mit hoher Dichte.
Verfahren nach Anspruch 14, worin das modifizierte Polyolefin in einer Menge von etwa 1 bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Teppichs, enthalten ist.
Verfahren nach Anspruch 12, worin die Bindungstemperatur etwa 180 bis etwa 205°C beträgt und die Kompatibilisierungs-Temperatur mindestens etwa 230°C beträgt, um das Kompatibilisierungsmittel zu aktivieren.
Recyclisierbares Teppichprodukt, das umfasst: eine Oberflächenschicht, die ein erstes Polymer umfasst und erste und zweite Seiten aufweist, eine Unterlagengewebeschicht, die umfasst ein zweites Polymer, das von dem ersten Polymer verschieden ist und eine erste Seite, benachbart zu der zweiten Seite der Oberflächenschicht, aufweist, wobei die Fasern aus dem ersten Polymer durch die Unterlagengewebeschicht befestigt sind, sodass sie auf der ersten Seite der Oberflächenschicht und auf einer zweiten Seite der Gewebeunterlagenschicht freiliegen, wobei die ersten und zweiten Polymeren miteinander nicht mischbar sind, und eine Vorüberzugsschicht auf der zweiten Seite der Unterlagengewebeschicht, um die Fasern des ersten Polymers an der Unterlagengewebeschicht zu befestigen, wobei die Vorüberzugsschicht ein reaktionsfähiges kompatibilisierendes Polymer mit zwei unterschiedlichen chemischen Funktionalitäten umfasst, wobei eine dieser Funktionalitäten die Reaktionsfähigkeit mit dem ersten Polymer und die andere dieser Funktionalitäten die Reaktionsfähigkeit mit dem zweiten Polymer darstellen, wodurch das Teppichprodukt recyclisierbar ist durch Granulieren und Erhitzen des Produkts zur Bildung einer im wesentlichen homogenen Polymermischung ohne Zugabe eines Kompatibilisierungsmittels zu dem granulierten Produkt.
Recyclisierbares Teppichprodukt nach Anspruch 19, das außerdem eine Rückseiten-Überzugsschicht aus einem gefüllten Thermoplasten umfasst, die an der Vorüberzugsschicht befestigt ist.
Recyclisierbares Teppichprodukt nach Anspruch 20, das außerdem eine zweite Unterlagengewebeschicht aufweist, die an der Rückseiten-Überzugsschicht befestigt ist.
Verfahren zur Herstellung eines recyclisierbaren Teppichprodukts, das umfasst: die Bereitstellung einer Oberflächenschicht aus Fasern, die ein erstes Polymer umfasst und erste und zweite Seiten aufweist, die Bereitstellung einer Unterlagengewebeschicht aus Fasern, die ein zweites Polymer umfasst, das von dem ersten Polymer verschieden ist, und die eine erste Seite benachbart zu der zweiten Seite der Oberflächenschicht der Fasern aufweist, wobei die ersten und zweiten Polymeren nicht miteinander mischbar sind, die Befestigung der Oberflächen-Fasern an dem ersten Polymer durch die Unterlagengewebeschicht, sodass sie auf der ersten Seite der Oberflächenschicht und auf einer zweiten Seite der Unterlagengewebeschicht freiliegen, und das Aufbringen einer Vorüberzugsschicht auf die zweite Seite der Unterlagengewebeschicht bei einer Bindungs-Temperatur, um die Fasern aus dem ersten Polymer an der Unterlagengewebeschicht zu befestigen, wobei die Vorüberzugsschicht ein reaktionsfähiges kompatibilisierendes Polymer mit zwei unterschiedlichen chemischen Funktionalitäten bei einer Reaktionsfähigkeits-Temperatur umfasst, wobei eine dieser Funktionalitäten die Reaktionsfähigkeit mit dem ersten Polymer und die andere dieser Funktionalitäten die Reaktionsfähigkeit mit dem zweiten Polymer darstellen, wodurch das Teppichprodukt recyclisierbar ist durch Granulieren und Erhitzen des Produkts zur Bildung einer im wesentlichen homogenen Polymermischung ohne Zugabe eines Kompatibilisierungsmittels zu dem granulierten Produkt.
Verfahren nach Anspruch 22, das außerdem umfasst die Befestigung einer Rückseitenüberzugsschicht aus dem genannten Thermoplasten an der Vorüberzugsschicht.
Verfahren nach Anspruch 22, das außerdem umfasst die Befestigung einer zweiten Unterlagengewebeschicht an der Rückseitenüberzugsschicht.
Verfahren nach Anspruch 22, worin die inkompatiblen Polymeren ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus Polyamid, Polyester und Polyolefin und Mischungen davon.
Verfahren nach Anspruch 22, worin die Zusammensetzung der Oberflächenschicht und der polymeren Unterlagenschicht die folgenden Komponenten in Gew.-% umfasst: etwa 10 bis etwa 35 Gew.-% Polyamid; etwa 1 bis etwa 6 Gew.-% Polyester; etwa 8 bis etwa 18 Gew.-% Polyolefin; etwa 15 bis etwa 36 Gew.-% Metallocen oder Ethylenvinylacetat-Copolymer; und etwa 35 bis etwa 60 Gew.-% Füllstoff.
Verfahren nach Anspruch 25, worin das Polyamid ein Nylon ist, der Polyester ein Polyethylenterephthalat ist und das Polyolefin ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Polyethylen und Polypropylen.
Verfahren nach Anspruch 26, worin das reaktionsfähige Kompatibilisierungsmittel ein modifiziertes Polyolefin ist, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus einem Anhydrid-modifizierten Polyolefin und einem Acrylsäuremodifizierten Polyolefin.
Verfahren nach Anspruch 28, worin das Anhydrid-modifizierte Polyolefin ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus einem Anhydrid-modifizierten Polyethylen mit ultraniedriger Dichte, einem Anhydrid-modifizierten Polypropylen, einem Anhydrid-modifizierten linearen Polyethylen mit niedriger Dichte und einem Anhydrid-modifizierten Ethylenvinylacetat.
Verfahren nach Anspruch 28, worin das Acrylsäure-modifizierte Polyolefin ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Acrylsäure-modifiziertem Polypropylen und Acrylsäure-modifiziertem Polyethylen mit hoher Dichte.
Verfahren nach Anspruch 28, worin das modifizierte Polyolefin in einer Menge von etwa 1 bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Teppichs, vorhanden ist.
Verfahren nach Anspruch 28, worin die Bindungstemperatur etwa 180 bis etwa 205°C beträgt und die Reaktionsfähigkeits-Temperatur mindestens etwa 230°C beträgt zur Aktivierung des kompatibilisierenden Polymers.