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Bereich der
Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für ein solches Herstellen einer
Vielzahl von aneinander grenzenden Überzugsschichten auf einem Substrat
zur Bildung eines Fußbodenbelags
oder einer Fußbodenbelagkomponente,
dass die Überzugsschichten
vor und nach dem Trocknen, Härten,
Gelieren und/oder Verschmelzen der Schichten getrennt und gesondert
bleiben.
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Hintergrund
der Erfindung
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Bei
der Herstellung von Flächenbelägen, insbesondere
von dekorativen Flächenbelägen und speziell
von Fußbodenbelägen, möchte man
mehrere Überzugsschichten
haben, um dem Produkt unterschiedliche Eigenschaften, wie Muster
und/oder Farbelemente und/oder Dauerhaftigkeit (Verschleiß) zu geben.
Ein dekorativer Flächenbelag
hat gewöhnlich ein
oder mehrere spezielle Beschichtungen, von denen jede so ausgelegt
ist, dass sie eine gewünschte mechanische
Festigkeit und/oder einen dekorativen Effekt ergibt. Diese Beschichtungen
werden gewöhnlich
einzeln aufgebracht, wobei jede Beschichtung gesondert aufgebracht
und gehärtet
wird, bevor eine angrenzende Überzugsschicht
hinzugefügt
wird. Ein solches Vorgehen hat man als erforderlich angesehen, um
eine Trennbeziehung zwischen gesonderten Schichten aufrechtzuerhalten
und um ein Mischen der Beschichtungen oder ein Verunreinigen einer
Beschichtung durch eine andere an der Trennfläche der Schichten zu vermeiden.
Diese Schichten werden üblicherweise
durch Umkehrwalzenbeschichter, Vorwärtswalzenbeschichter, Walzenbeschichter
mit einer Rakel darüber,
Luftmesserbeschichter und andere bekannte Aufbringverfahren aufgebracht.
Bestimmte Überzugsschichten,
beispielsweise solche, die Abriebsmaterialien enthalten, müssen mit
einem anderen Verfahren als die übrigen Überzugsschichten
aufgebracht werden, was in der Produktionsstraße eine unterschiedliche Ausrüstung für das Aufbringen
der Beschichtung erfordert. Die Mehrfachanordnung von Beschichtungs applikatoren
und Härtungsstationen
ist kostspielig und erfordert viel Kapital, Gebäuderaum und Zeit zur Herstellung
eines einzigen dekorativen Flächenbelagprodukts.
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Wenn
Flächenbeläge oder
Flächenbelagkomponenten
durch individuelles Ablegen mehrerer Schichten auf einem Substrat
hergestellt werden, wird jede Schicht separat durch einen Durchgang durch
einen Walzenbeschichter abgelegt und dann geschmolzen, geliert oder
gehärtet,
indem eine Behandlung über
massiven beheizten Trommeln und/oder in langen Öfen mit zwangsweise geführter Luft
vorgenommen wird. Zum Ablegen mehrerer Schichten sind mehrere Durchgänge der
Waren durch mehrere Produktionsstraßen erforderlich. Dadurch wird
das Verfahren aufgrund der hohen Kapitalkosten der Walzenbeschichter
und des für
ihre Aufnahme benötigten
Fabrikraums kostspielig. Aufgrund der mehrfachen Durchgänge durch
die Walzen ergibt sich ein Verlust durch Ausschuss.
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Die
Walzenbeschichtung begrenzt auch die Arten der Beschichtungen, die
auf einem Träger
aufgebracht werden können,
da Walzenbeschichter für die
Rheologie der aufgebrachten flüssigen
Schichten inhärent
empfindlich sind. Häufig
können
Materialien mit hoher Viskosität
nicht eingesetzt werden. Dies macht es schwierig, hochleistungsfähige Trittschichtüberzüge aufzubringen,
zu denen Materialien mit hohem Molekulargewicht und hoher Viskosität gehören. Außerdem ist
zum Steuern der Aufbringdicke für
jede Schicht eine zusätzliche
Ausrüstung
zum Überwachen
und Steuern der Walzenbeschichter erforderlich.
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Die
Schlitzdüsenbeschichtung
ist eine kontinuierliche Beschichtungstechnik, bei welcher mengenmäßig genaue
Materialmengen, gewöhnlich
mit geringen Feststoffen und geringer Viskosität, einem Applikator zugeführt werden,
der quantitativ genaue Materialmengen auf eine laufende Bahn oder
ein anderes Substrat durch eine Öffnung
oder einen Schlitz in dem Applikator ablegt, durch die/den das fluide Material
austritt. Gewöhnlich
ist die Schlitzdüsenbeschichtung
auf glatte, nicht poröse
Oberflächen,
wie Filme für
die Fotografie, Papiere und Leiterplatten, sowie Beschichtungen
mit nicht interaktiver Chemie beschränkt. Die Verwendung der Schlitzdüsenbeschichtung
bei fotografischen Filmen ermöglicht
das Aufbringen von Überzugsschichten
aus Filmen mit geringer Viskosität
und einer Dicke von einem Mikron oder weniger auf ein Substrat.
Siehe beispielsweise die US-Patente 2,761,417 und 5,143,758. Gewöhnlich wird
zum Aufbringen einer Vielzahl von Nass-auf-Nass-Schichten für fotografische
Filme ein Schlitz- oder Kaskadenschlitzdüsenbeschichter verwendet. Schlitzdüsenbeschichter
wurden auch zur Herstellung von hochleistungsfähigen Verbundmembranen einge setzt,
die eine Gesamtdicke von weniger als 1 Mikron haben und mehrere
Schichten aufweisen, die nacheinander auf einem Substrat aufgebracht
werden. Siehe beispielsweise das US-Patent 5,132,804. Weiterhin wurde die
Schlitzdüsenbeschichtung
auch zum Aufbringen von Klebstoffschichten auf einem Substrat eingesetzt,
wie es beispielsweise in den US-Patenten 5,728,430, 5,871,585 und
5,962,075 gezeigt ist. Gewöhnlich werden
die Überzugsschichten
an der Tangente der Substratwalze und der Schlitzdüsenöffnung aufgebracht.
Für das
Aufbringen von viskosen Materialien und/oder Materialien mit hohem
Molekulargewicht, wie Plastisolen, wurde die Schlitzdüsenbeschichtung nicht
verwendet.
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Die
US 5 817 399 A beschreibt
ein Verfahren zur Herstellung einer zweifarbigen Bodenplatte, bei welchem
ein Bindemittel auf eine gereinigte Metallplatte aufgebracht und
ein Plastisol mit einer ersten ausgewählten Farbe im Wesentlichen über die
gesamte Hauptfläche
der Metallplatte gesprüht
wird, auf der das Bindemittel aufgebracht ist. Das Plastisol weist
körnige
Teilchen auf und wird auf die Metallplatte mit einer vorgegebenen
Dicke aufgebracht. Wenigstens ein Rand der Platte ist maskiert.
Dann wird ein Plastisol mit einer zweiten ausgewählten Farbe auf das Plastisol
der ersten ausgewählten
Farbe über im
Wesentlichen die gesamte freiliegende Oberfläche der Hauptfläche gesprüht, die
nicht maskiert ist. Die zweite ausgewählte Farbe ist dunkler als
die erste ausgewählte
Farbe. Das Plastisol der zweiten ausgewählten Farbe weist körnige Teilchen
auf und wird mit einer Dicke aufgebracht, die in etwa der Hälfte der ersten
vorgegebenen Dicke entspricht. Danach wird die Maskierung von der
Platte entfernt.
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Die
US 5 571 588 A bezieht
sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Bodenbelags, der ein gleichförmiges,
ungemustertes dekoratives Aussehen hat. Ein relativ ebenes Substrat
wird mit einer Schicht von ungeliertem Vinylplastisolklebstoff beschichtet.
Dann wird eine gleichförmige,
ungemusterte Schicht kugelförmiger,
gefärbter
Teilchen, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus transluzenten
und opaken Teilchen besteht, die ein Längenverhältnis von nicht mehr als etwa
2:1 mit einem Flächengewicht
von 0,30 bis 0,43 kg/m
2 haben, abgelegt,
um zu verhindern, dass das darunter liegende Material durchscheint,
und um die kugelförmigen Teilchen
in dem ungelierten Vinylplastisolklebstoff einzubetten. Zum Gelieren
des Vinylplastisolklebstoffs wird die Beschichtung auf eine ausreichende Temperatur über eine
ausreichende Zeit erhitzt, wodurch eine Matrixschicht gebildet wird.
Die Farben der kugelförmigen
Teilchen bestimmen die Farben des Bodenbelags.
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Es
wäre vorteilhaft,
ein Verfahren zur Verfügung
zu haben, mit dem sich das Kapital, der Gebäuderaum und die Zeit reduzieren
lassen, die zur Herstellung eines dekorativen Bodenbelagprodukts
erforderlich sind. Es wäre
weiterhin vorteilhaft, ein Verfahren zum Aufbringen von Überzugsschichten
mit hohem Feststoffgehalt und großer Viskosität und jeweils
einer eigenen spezifischen Dicke zur Verfügung zu haben, das keine zusätzlichen
Steuerungsmaßnahmen
erforderlich macht. Die vorliegende Erfindung stellt solche Verfahren
entsprechend den Ansprüchen
1 bis 7 bereit.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
wird ein Verfahren zum Aufbringen einer Vielzahl von fluiden Beschichtungszusammenzusetzungen
auf die Oberfläche
eines Substrats in einer aufeinander gelegten, separaten und gesonderten Schichtbeziehung
beschrieben. Es wird ein Mehrkammer-Schlitzdüsenbeschichter verwendet, der gleichzeitig
aus fluiden Beschichtungszusammensetzungen nasse Schichten mit gewünschter
Dicke bilden kann und es ermöglicht,
dass die Schichten in Oberflächenkontakt
miteinander gebracht werden und vor dem Härten der Schichten direkt oder
indirekt über
dem Substrat liegen. Die sich ergebende mehrschichtige Nass-auf-Nass-Beschichtung hat
physikalische und chemische Eigenschaften, die mit denjenigen vergleichbar
und bei einigen Ausgestaltungen gegenüber diesen verbessert sind,
die man durch Ausbilden einer Vielzahl von Schichten von fluiden Beschichtungszusammensetzungen
erreicht, wobei jede fluide Beschichtungszusammensetzung als Schicht
aufgebracht und die einzelne Schicht durchgehend gehärtet wird,
bevor die nächste
Schicht aufgebracht wird.
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Jede
Schicht hat eine Nass- oder Trockendicke gewöhnlich im Bereich von etwa
0,025 mm (1,0 mil) bis etwa 0,635 mm (25 mil). Bei einigen Ausführungsformen
werden die fluiden Beschichtungsmischungen aufgebracht, während das
Substrat nicht abgestützt
ist. Das Verfahren kann benutzt werden, um eine obere Schicht und/oder
eine Trittschicht, die eine Vielzahl von Überzugsschichten aufweist,
auf einem Substrat zu verwenden.
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Nachdem
die Schichten aufgebracht sind, werden sie gleichzeitig gehärtet.
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Die
Vielzahl der fluiden Beschichtungsmischungen kann ein oder mehrere
Plastisole, Mischungen auf Wasserbasis, Mischungen auf Lösungsmittelbasis
und/oder Lösungen
mit 100% Feststoffen aufweisen. Bei einer Ausführung hat jede der Vielzahl
von fluiden Beschich tungsmischungen unabhängig eine Mischung auf Wasserbasis
oder 100% Feststoff. Bei einer anderen Ausführung weist wenigstens eine
fluide Beschichtungsmischung ein Plastisol auf. Bei einer anderen
Ausführung
weist wenigstens eine fluide Beschichtungsmischung eine Mischung
mit 100% Feststoffen auf. Bei einer weiteren Ausführung weist
wenigstens eine fluide Beschichtungsmischung eine Mischung auf Wasserbasis
auf.
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Ferner
werden dekorative Fußbodenbeläge und dekorative
Fußbodenbelagkomponenten
offenbart, die eine Vielzahl von an einem Substrat haftenden Überzugsschichten
aufweisen, die zusammen zur Bildung von aufeinander liegenden, gesonderten und
getrennten Schichten gehärtet
werden.
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Das
hier angegebene Verfahren ermöglicht es
dem Benutzer, eine Vielzahl von fluiden Beschichtungsmischungen
gleichzeitig in Schichten auf ein Substrat aufzubringen, ohne dass
jede Schicht unabhängig
gehärtet
wird. Dies reduziert das Kapital, den Raum und die Zeit, die zur
Herstellung des Endprodukts erforderlich sind, sowie den Ausschuss.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Die
Figuren sollen verschiedene Ausgestaltungen der beanspruchten Erfindung
veranschaulichen.
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1 zeigt
eine mehrschichtige Schlitzdüsenbeschichtung,
wie sie bei der Ausgestaltung der Erfindung zur Anwendung kommt.
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2 zeigt
das Aufbringen eines mehrschichtigen Überzugs unter Verwendung von
die Schwerkraft ausnutzenden Beschickungstrichtern.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Schlitzdüsenbeschichtungsverfahren
und Beschichtungsverfahren mit Schwerkraftzuführung sind zwar bekannt, jedoch
nicht für
die Herstellung eines mehrschichtigen Fußbodenbelags oder einer mehrschichtigen
Fußbodenbelagkomponente,
bei der Nass-auf-Nass-Aufbringungen einer Vielzahl von Überzugsschichten
auf einem Substrat verwendet werden. Die Überzugsschichten können nach
dem Aufbringen auf ein Substrat zusammen getrocknet, geliert, geschmolzen
und/oder gehärtet
werden.
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Der
hier verwendete Ausdruck "Härten" bedeutet ganz oder
teilweise Trocknen, Gelieren, Schmelzen und/oder Härten. Gleiche
Ausdrücke,
wie "gehärtet" und "härtbar", haben gleiche Bedeutungen.
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Die Überzugsschichten
können
jeweils unabhängig
unter Verwendung von fluiden Beschichtungsmischungen auf Wasserbasis,
Lösungsmittelbasis
oder 100% Feststoffen ausgebildet werden. Bei einer Ausführungsform
ist wenigstens eine Überzugsschicht
ein Plastisol.
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Bei
dem hier beschriebenen Verfahren wird erfolgreich eine mehrschichtige
Schlitzdüsenbeschichtung
für Überzugsschichten
mit hoher Viskosität
verwendet, beispielsweise zur Herstellung von Bodenbelägen und
Bodenbelagkomponenten. Die Verwendung der mehrschichtigen Schlitzdüsenbeschichtung
zur Herstellung von dekorativen Bodenbelägen und dekorativen Bodenbelagkomponenten, insbesondere
zum gleichzeitigen Aufbringen einer Vielzahl von Schichten, die
gewöhnlich
wenigstens eine Schicht mit einem Plastisol aufweist, auf ein Substrat,
ist bisher im Stand der Technik nicht bekannt.
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Beschichtungsmischungen
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Unter
Verwendung des hier beschriebenen Verfahrens kann tatsächlich jede
Art von fluider Beschichtungsmischung aufgebracht werden, die zur Herstellung
von dekorativen Bodenbelägen
oder dekorativen Bodenbelagkomponenten verwendet wird. Die Mischungen
können
Mischungen auf Wasserbasis, Lösungsmittelbasis
und/oder 100% Feststoffen sein, was im Stand der Technik bekannt
ist.
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Beispiele
für geeignete
fluide Beschichtungsmischungen auf Wasser- und Lösungsmittelbasis sind beispielsweise
in den US-Patenten 4,781,987, 4,855,165, 5,120,811, 5,223,322 und 5,643,677
beschrieben. Beispiele für
fluide Beschichtungsmischungen mit 100% Feststoffen finden sich beispielsweise
in den US-Patenten 5,891,582 und 5,719,227. Bekannt sind auch andere
geeignete Mischungen auf Wasserbasis, Lösungsmittelbasis und 100% Feststoffen
bei dekorativen Flächenbelägen und
dekorativen Flächenbelagkomponenten.
Bei einer Ausführung
weist wenigstens eine fluide Beschichtungsmischung eine Mischung
mit 100% Feststoffen auf. Bei einer anderen Ausführung hat wenigstens eine fluide
Beschichtungsmischung eine Mischung auf Wasserbasis. In einer weiteren
Ausgestaltung weist jede fluide Beschich tungsmischung individuell
entweder eine Mischung aus 100% Feststoffen oder eine Mischung auf
Wasserbasis auf. Bei bestimmten Ausgestaltungen weist wenigstens
eine fluide Beschichtungsmischung eine Mischung auf Lösungsmittelbasis
auf. Gewöhnlich
hat eine Deckschicht wenigstens eine fluide Beschichtungsmischung
mit einer Mischung auf Lösungsmittelbasis.
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Bei
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist wenigstens eine
fluide Beschichtungsmischung ein Plastisol auf. Zu geeigneten Plastisolmischungen
gehören
diejenigen, die beispielsweise in dem US-Patent 5,233,322 beschrieben
sind. Andere Plastisolmischungen sind für diesen Einsatz ebenfalls
geeignet.
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Zu
geeigneten fluiden Beschichtungsmischungen gehören ferner solche, die beim
Stand der Technik zur Bildung von Schichten, wie Verstärkungsschichten
(beispielsweise US-Patent 3,870,591 und 5,494,707), Schaumschichten,
Trittschichten (beispielsweise US-Patente 5,494,707, 6,543,677,
5,719,227 und 5,843,576), dekorativen Überzugsschichten und Deckbeschichtungen,
zu denen hochleistungsfähige
Deckbeschichtungen (US-Patente 4,781,897, 5,120,811, 5,494,707, 5,663,003
und 5,891,582 als Beispiele) und dergleichen gehören, bekannt sind.
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Zu
den fluiden Beschichtungsmischungen können Zusatzstoffe gehören, beispielsweise,
jedoch ohne Beschränkung
darauf, abrasive Beschichtungsmaterialien, Farbteilchen, harte Teilchen,
opalisierende oder perlmuttglänzende
Teilchen, Glanzstoffe, metallische Teilchen, Mattierungsmittel,
Glanzmittel, Blähmittel
und andere Zusatzstoffe.
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Das
hier beschriebene Verfahren kann zum Aufbringen von Überzugsschichten
verwendet werden, die unabhängig
von den Arten der Schichten ausgewählt werden, die gewöhnlich eingesetzt
werden, um dekorative Flächenbeläge und dekorative Flächenbelagkomponenten,
wie sie hier beschrieben sind, herzustellen. Beispielsweise können hochleistungsfähige dekorative
Flächenbeläge oder
hochleistungsfähige
dekorative Flächenbelagkomponenten, die
eine Vielzahl von Schichten für
spezielle Zwecke aufweisen, durch eine Nass-auf-Nass-Mehrschlitzdüsenaufbringung
von einer Vielzahl von Überzugsschichten
gleichzeitig auf einem Substrat hergestellt werden.
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Die
hier verwendeten Ausdrücke "eine Vielzahl von
fluiden Beschichtungsmischungen" sollen zwei
oder mehr Fluidbeschichtungsmischungen bedeuten, von denen jede
eine gesonderte und getrennte Schicht bildet, wenn sie auf ein Substrat
als Schicht aufgebracht wird, wobei wenigstens eine fluide Beschichtungsmischung
sich in der Zusammensetzung von den übrigen Fluidbeschichtungsmischungen
unterscheidet. Lediglich ein Unterschied in der Rheologie oder Viskosität zwischen
zwei fluiden Beschichtungsmischungen, die durch eine Änderung in
der Temperatur oder durch Verwendung von Zusatzstoffen in einer
fluiden Beschichtungsmischung erreicht wird, während die fluiden Beschichtungsmischungen
ansonsten chemisch identisch sind, bildet keine andere Fluidbeschichtungsmischung
für die Zwecke
dieser Offenbarung.
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Die
hier verwendeten Ausdrücke "eine Vielzahl von Überzugsschichten" bedeutet zwei oder mehr Überzugsschichten,
wobei wenigstens eine Überzugsschicht
eine Fluidbeschichtungsmischung aufweist, die sich in der Zusammensetzung
von der der übrigen
Schichten unterscheidet.
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Substrate
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Zu
Substraten, die hier für
die Verwendung geeignet sind, gehören massive, gefüllte oder
ungefüllte
polymere Schichten oder Verbunde, Feststoffschichtverbunde mit Faserbahnen,
die mit polymeren Bindemitteln gesättigt sind, ein oder mehrere
Faserschichten, beispielsweise, jedoch nicht darauf begrenzt, schlaggesättigte Filze,
Vliesmaterialien, Papier, feste Unterlagen, wie, jedoch nicht begrenzt
darauf, Vinyl, fakultativ auf einem Ablöseträger hergestellt, und Kombinationen
davon, die gewöhnlich
mit zusätzlichen
Schichten beschichtet sind, wie Trittschichten, Verstärkungsschichten
und dekorativen Schichten.
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Zu
anderen geeigneten Substraten gehören dekorative Bodenbelagkomponenten,
die wenigstens ein Substrat aufweisen, vorzugsweise in Kombination
mit einer oder mehreren Überzugsschichten,
beispielsweise, jedoch nicht beschränkt darauf, eine Trittschicht,
eine Verstärkungsschicht,
eine Schaumschicht, eine dekorative Schicht oder irgendwelche Kombinationen
davon.
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Eine
dekorative Bodenbelagkomponente ist irgendein Teil eines dekorativen
Bodenbelags. Beispielsweise kann eine dekorative Bodenbelagkomponente
ein Substrat, ein Substrat mit einer oder mehreren Überzugsschichten
oder ein oder mehrere Überzugsschichten
ohne Substrat sein. Die Überzugsschichten
können
alle Schichten aufweisen, die für
die Bildung eines dekorativen Bodenbelags, wie er im Stand der Technik
bekannt ist, geeignet sind, beispielsweise, jedoch nicht beschränkt darauf,
eine Verschleißschicht,
eine Verstärkungsschicht,
eine dekorative Schicht, eine schäumbare Schicht, eine Deckbeschichtung
oder irgendeine Kombination davon.
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Bodenbeläge oder
Bodenbelagkomponenten
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Ein
Bodenbelag oder eine Bodenbelagkomponente ist ein dekorativer Belag,
der typischerweise als Bodenbelag verwendet wird. Zu den gewünschten
Eigenschaften gehören
Festigkeit, Dauerhaftigkeit und visueller Reiz.
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Dekorative
Fußbodenbeläge und dekorative Fußbodenbelagkomponenten,
die unter Verwendung des hier beschriebenen Verfahrens hergestellt
werden, können
tatsächlich
irgendeine Kombination von Schichten aufweisen, zu denen die hier
beschriebenen fluiden Beschichtungszusammensetzungen gehören. Beispielsweise
können
zu den dekorativen Fußbodenbelägen oder
zu den dekorativen Flächenbelagskomponenten
Kombinationen von Schichten auf Wasserbasis und Lösungsmittelbasis,
von Schichten auf Wasserbasis und 100% Feststoffen, von Schichten
auf Lösungsmittelbasis
und 100% Feststoffen oder in irgendeiner Reihenfolge Schichten auf
Wasserbasis, Lösungsmittelbasis
und 100% Feststoffen gehören.
Zu den dekorativen Fußbodenbelägen oder
zu den dekorativen Fußbodenbelagkomponenten
können
ferner ein oder mehrere Plastisolschichten in Kombination mit einer
oder mehreren Schichten auf Wasserbasis, einer oder mehreren Schichten
auf Lösungsmittelbasis,
einer oder mehreren Schichten auf 100% Feststoffen oder Kombinationen
davon gehören.
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Die
Anzahl der Schichten aus Beschichtungszusammensetzungen, die auf
ein Substrat aufgebracht werden, kann im Bereich von zwei bis vier Schichten
oder mehr liegen, was von der Dicke, der Viskosität und der
Rheologie einer jeden fluiden Beschichtungszusammensetzung und von
dem gewünschten
Effekt bei dem Endprodukt abhängt.
Jede Schicht kann eine Nass- oder
Trockendicke von etwa 0,025 mm (1,0 mil) bis etwa 0,625 mm (25 mil)
haben, obwohl gewünschtenfalls
auch dickere oder dünnere
Schichten Verwendung finden können.
Die Gesamtdicke nach Trocknung der Vielzahl von Überzugsschichten hängt von
dem Feststoffprozentgehalt der fluiden Beschichtungszusammensetzung
ab, kann jedoch typischerweise von etwa 0,005 mm (0,2 mil) bis etwa
2,54 mm (100 mil) betragen. Gewünschtenfalls
kann eine dünnere
oder dickere Vielzahl von Überzugsschichten
erreicht werden. Gewöhnlich
beträgt die
Dicke der Vielzahl von Überzugsschichten im
getrockneten Zustand zwischen etwa 0,05 mm (0,2 mil) und etwa 1,27
mm (50 mil).
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Jede Überzugsschicht
kann unabhängig eine
Viskosität
von etwa 0,5 bis etwa 20 Pas (500 bis 20000 cPs) haben. Gewöhnlich liegt
die Viskosität
einer Überzugsschicht
auf Wasserbasis oder Lösungsmittelbasis
im Bereich von etwa 0,5 bis 5 Pas (500 bis 5000 cPs), besonders
typisch im Bereich von etwa 2 bis etwa 5 Pas (2000 bis 5000 cPs). Überzugsschichten
mit 100% Feststoffen, die für
die Verwendung hier geeignet sind, können eine Viskosität haben,
die so groß ist
wie 20 Pas (20000 cPs) oder mehr. Gewöhnlich liegt die Viskosität einer Überzugsschicht
mit 100% Feststoffen im Bereich von etwa 5 bis 20 Pas (5000 bis
20000 cPs). Für
den Einsatz sind hier auch Überzugsschichten
aus Mischungen auf Wasserbasis, Lösungsmittelbasis oder 100%
Feststoffen mit höherer
und niedrigerer Viskosität
als die vorstehend erwähnten
geeignet.
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Verfahren
zum Aufbringen der Überzugsschichten
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Auf
ein Substrat wird gleichzeitig eine Vielzahl von Überzugsschichten
aufgebracht. D.h., dass zwei oder mehr fluide Beschichtungsmischungen
auf ein Substrat aus einer Mehrkammerschlitzdüse so aufgebracht werden, dass
die einzelnen Schichten aus der Mehrkammerschlitzdüse einen
einzigen nassen Strom bilden, der auf das Substrat aufgebracht wird.
Innerhalb des einzigen nassen Stroms bleibt jede Überzugsschicht
separat und gesondert von den übrigen Überzugsschichten.
Beispiele für
Mehrkammer-Schlitzdüsenvorrichtung,
die für
ein gleichzeitiges Aufbringen von Schichten verwendet werden, sind
diejenigen der US-Patente 5,871,585, 5,728,430 und 5,962,075. Eine
Vorrichtung, die einen einzigen Nassstrom mit mehreren fluiden Beschichtungsmischungen
zum Aufbringen auf ein Substrat ergibt, ist eine Mehrkammerschlitzdüse.
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Die Überzugsschichten
bleiben sowohl vor als auch nach dem Härten der Schichten getrennt und
gesondert auf das Substrat aufgebracht.
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Getrennt
und gesondert, wie es hier verwendet wird, bedeutet, dass sie keine Überzugsschicht mit
irgendeiner anderen Überzugsschicht
in einem nassen oder trockenen Zustand in irgendeinem merklichen
Ausmaß vereinigt,
so dass bei einer Prüfung
im Querschnitt die Trennfläche
zwischen einer Überzugsschicht
und einer angrenzenden Überzugsschicht
leicht sichtbar ist. Natürlich
stellt sich ein bestimmtes gegenseitiges Vermischen der Schichten
in der Trennfläche
auf molekularem Niveau ein.
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Beispielsweise
kann eine Ultraviolett-(UV-)härtbare
Deckschicht aufgebracht und gehärtet
werden, nachdem eine Vielzahl von Schichten auf ein Substrat nach
dem hier beschriebenen Verfahren aufgebracht und gehärtet worden
ist.
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Alternativ
können
eine oder mehrere zusätzliche
Schichten durch irgendwelche bekannte Einrichtungen nach dem Aufbringen
von einer oder mehreren fluiden Beschichtungsmischungen auf ein
Substrat und vor dem Härten
der einen oder von mehreren fluiden Beschichtungsmischungen auf
dem Substrat aufgebracht werden. Bei dieser Ausgestaltung wird wenigstens
eine bereits auf dem Substrat vorhandene Überzugsschicht mit der einen
oder den mehreren zusätzlichen
Schichten gehärtet,
die zu einer gesonderten Zeit aufgebracht werden.
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Es
kann eine Vielzahl von Nassüberzugsschichten
auf ein Substrat bei Raumtemperatur unter Verwendung einer Mehrkammerdüse (siehe 1 und 2)
aufgebracht werden.
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1 zeigt
eine Mehrkammerschlitzdüse 11 mit
Schlitzdüsenlippen 23,
Schlitzdüsenöffnungen 25A und 25B und
Verteilungskanälen 15A und 15B. Der
Verteilungskanal 15A transportiert eine fluide Beschichtungsmischung 27A zu
der Schlitzdüsenöffnung 25A,
während
der Verteilungskanal 15B eine fluide Beschichtungsmischung 27B zur
Schlitzdüsenöffnung 25B transportiert,
von wo aus die verschiedenen Beschichtungsmischungen 27A bzw. 27B gleichzeitig
auf das Substrat 1 aufgebracht werden.
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Die
Mehrkammerschlitzdüse
bildet einen einzigen Strom von mehreren Schichten, der dann auf
das Substrat aufgebracht wird. Das Beschichten mit einer Mehrkammerschlitzdüse wird
als gleichzeitiges Aufbringen der fluiden Beschichtungsmischungen
angesehen, die durch die Mehrkammerschlitzdüse auf das Substrat geführt werden.
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Die
Höhe der
Schlitzdüsenöffnung wird durch
die Rheologie der flüssigen
Beschichtung bestimmt. Die Höhe
der Schlitzdüsenöffnung beträgt gewöhnlich von
etwa 0,127 mm (5 mil) bis etwa 51 mm (20 mil), obwohl kleinere oder
größere Schlitzdüsenöffnungen
verwendet werden können,
wie es abhängig
von der fluiden Beschichtungsmischung passend ist. Die Schlitzdüsenöffnung bewirkt
die Schlitzdüsendrucksäule und
den Pumpdruck, die zum Zufüh ren
des Volumens der Beschichtung benötigt werden, das erforderlich
ist, um die gewünschte
Beschichtungsdicke auf dem Substrat bei verschiedenen Produktionsgeschwindigkeiten
zu erreichen.
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Die
Entfernung von der Schlitzdüsennase (Lippen-
oder Schlitzdüsenöffnung)
zum Substrat wird als Beschichtungsspalt angesehen. Der Beschichtungsspalt
kann über
der longitudinalen Länge der
Lippen (Querbreite des Substrats) gleichförmig sein oder auf der longitudinalen
Länge der
Lippen variieren, beispielsweise in Übereinstimmung mit entsprechenden
Lippengeometrien, Lippenfertigungsfehlern, abgewinkelten oder abgeschrägten Lippen und
der Einstellung für
den Angriffswinkel der Schlitzdüse.
Gewöhnlich
ist der stationäre
Beschichtungsspalt für
eine vorgegebene Schlitzdüse
gleichförmig, während der
Abstand zwischen der Schlitzdüsennase
und dem Substrat auf der longitudinalen Länge der Schlitzdüse gleichförmig auf
den Bereich von etwa 0,635 mm (25 mil) bis etwa –2,54 mm (–100 mil) eingestellt wird,
obwohl größere positive
oder negative Entfernungen unter bestimmten Bedingungen erwünscht sein
können,
die dem Fachmann bekannt sind. Um Änderungen der Basisschicht
und/oder der Substratdicke auszugleichen, wird die Beschichtung vorzugsweise
gegen einen nicht getragenen Teil des Substrats ausgeführt. Wo
mehr als eine Düse
verwendet wird, beispielsweise beim sequenziellen Aufbringen der Überzugsschichten,
befindet sich gewöhnlich
die erste Düse
zum Aufbringen einer fluiden Beschichtungsmischung auf das Substrat
angrenzend an einen nicht abgestützten
Abschnitt des Substrats. Die Entfernung zwischen Schlitzdüsennase und
Substrat liegt dort, wo das Substrat nicht getragen ist, in einem
Bereich von 0 bis etwa –2,54
mm (–100
mil) und gewöhnlich
von 0 bis –1,78
mm (–70 mil).
Die Spannung der Straße
und der Fluidstrom bilden einen Funktionsfreiraum von dem nicht
getragenen Substrat aus während
des Beschichtens. Der Beschichtungsspalt für jede Düse in einer Reihe von Düsen wird
unabhängig
bestimmt und eingestellt.
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Um
eine gleichförmige
Dicke der fluiden Beschichtungsmischungen über der Länge des Substrats zu erreichen,
werden die fluiden Beschichtungsmischungen auf einem Teil des Substrats
aufgebracht, der nicht abgestützt
ist, beispielsweise auf einem Abschnitt des Substrats zwischen Walzen.
Zur Erzeugung einer Vakuumkammer zwischen der Mehrfachschlitzdüse 11 und
dem Substrat 1 kann eine Vakuumpumpe verwendet werden.
Die Vakuumkammer senkt den Druck zwischen der Mehrfachschlitzdüse und dem
Substrat ab, wodurch die Überführung der
fluiden Beschichtungsmischung von der Düse zu dem Substrat unterstützt wird
und größere Produktionsgeschwindigkeiten
möglich
werden.
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Eine
optische Prüfung
der dekorativen Fußbodenbeläge oder
der dekorativen Fußbodenbelagkomponenten,
die wie hier beschrieben und nachstehend im Beispiel aufgeführt hergestellt
werden, zeigt, dass die mehreren Schichten der fluiden Beschichtungsmischung,
die auf ein Substrat aufgebracht werden, sich während des Aufbringens oder
vor oder während
des Härtens
der Schichten nicht mischen. Vielmehr bleiben die gleichzeitig aufgebrachten Schichten
getrennt und gesondert.
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Für den Fachmann
werden weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung, wie sie hier
beschrieben und nachstehend am Beispiel erläutert wird, ersichtlich.
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Beispiele
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Die
Beispiele 1 und 2 zeigen das aufeinander folgende Aufbringen von
Nass-auf-Nass-Schichten, wobei
wenigstens eine Schicht ein Plastisol ist.
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Beispiel 1
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Dieser
Versuch zeigt, dass vier Plastisolschichten nass auf nass unter
Verwendung einer Mehrkammerschlitzdüse mit Schwerkraftbeschickung
aufgebracht und gleichzeitig geliert und geschmolzen werden können, ohne
dass sich die Schichten vermischen. Die Plastisolausgangsgemische
waren ähnlich
zu denen, die im Beispiel 1 des US-Patents 5,223,322 beschrieben
sind. Wie in 2 gezeigt ist, sind vier Trichter 49 für Schwerkraftzuführung mit
offenem Boden aus Aluminiumblech gebaut und nebeneinander so angeordnet, dass
sich der stromabseitige Boden 0,254 mm (10 mil) über dem stromabseitigen Boden
des vorhergehenden Trichters befindet. Die Trichter sind über einer
Trennpapierbahn 1 angeordnet. Die aufgebrachten Beschichtungen
werden beim Durchgang durch einen Luftaufblasofen behandelt, der
mit einem fortlaufenden Band versehen und für das Gelieren und Schmelzen
von Plastisolen ausgelegt ist. Die Produktion begann mit 6,1 m/min
(20 ft/mini), und der Trichter 1 war mit einer typischen Ausgangsmischung
eines schäumbaren
Plastisols 51 mit einer Brookfield-Viskosität von 0,6 Pas (600 cPs) gefüllt. Sobald
ein Plastisolfilm gebildet wurde, wurde der Trichter 2 mit einer
typischen Ausgangsmischung von klarem PVC-Plastisol 53 mit
einer Brookfield-Viskosität
von 0,5 Pas (500 cPs) gefüllt.
Das Plastisol aus dem Trichter 2 bildet eine Schicht auf der Oberseite
der vom Trichter 1 erzeugten Schicht. Gleichzeitig wird der Trichter
3 mit dem gleichen schäumbaren
Plastisol 51 gefüllt,
wie es in Trichter 1 enthalten ist. Nach dem Bilden dieser Schicht
wurde der Trichter 4 mit der klaren Ausgangsmischung des Plastisols 53 gefüllt, die
im Trichter 2 Verwendung findet. Der sich ergebende vierschichtige
Verbund wurde in dem Luftaufblasofen geliert und geschmolzen, ähnlich wie es
bei Einzelschicht-PVC-Plastisolen der Fall ist.
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Die
geschmolzene Struktur wurde im Querschnitt unter einem Mikroskop
geprüft
und zeigte sich als aus vier gesonderten 0,254 mm (10 mil) dicken Schichten
des abwechselnden klaren und geschäumten Plastisol zusammengesetzt.
Die Schichtdicken und die Schaumstruktur der schäumbaren Schichten waren vergleichbar
mit schäumbaren
Einzelschichtplastisolen, die jeweils für sich als Schicht aufgebracht,
geliert und geschmolzen wurden. Die klaren Schichten waren gut geschmolzen
und wiesen keine Unterbrechung durch die Schaumexpansion der darunter
liegenden Schaumschichten auf.
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Beispiel 2
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Auf
einem auf einem Vakuumtisch abgestützten Trennpapier wurde eine
0,254 mm (10 mil) dicke Nassabsenkung von klarem Plastisol 51 nach Beispiel
1 hergestellt. Das mit dem flüssigen
Plastisolfilm beschichtete Trennpapier wurde unmittelbar in einem
Absenkrahmen eines Mathis-Ofens angeordnet, und es wurde eine zweite
Absenkung einer Deckschichtausgangsmischung auf Wasserbasis entsprechend
dem Beispiel 13 des US-Patents 4,781,987 auf die Oberseite des nassen
Plastisols unter Verwendung der Absenkvorrichtung gebracht, die
an dem Mathis-Ofen angebracht ist. Der Prozentfestgehalt der Deckschicht-Ausgangsmischung
wurde so eingestellt, dass er 37,5% Feststoffbeschichtung mit einer
Viskosität
im Bereich von 2,5 bis 3,5 Pas (2500 bis 3500 cPs) erhält. Die
Dicke der zweiten Nassabsenkung betrug 0,038 mm (1,5 mil). Die sich
ergebenden Nass-auf-Nass-Schichten wurden in dem Mathis-Ofen 2 Minuten lang
bei einer Temperatur von 204°C
(400°F)
gehärtet.
Der sich ergebende dekorative Flächenbelag
war glatt und glänzend und
hatte gesonderte Schichten aus 0,254 mm (10 mil) gehärtetem Plastisol
und 0,013 mm (0,5 mil) gehärteter
Deckschicht auf Wasserbasis.
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Die
Haftung der Deckschicht wurde dadurch geprüft, dass schraffurförmig quer
eingeschnitten wurde, worauf ein Bandzug folgte und sich eine ausgezeichnete
Haftung an der Plastisolschicht ergab. Die Fleckenfestigkeit der
gehärteten
Deckschicht auf Wasserbasis war ähnlich zu
der einer gehärteten Deckschicht
auf Wasserbasis, die auf ein vorgeliertes Plastisol aufgebracht
und in herkömmlicher
Weise gehärtet
wird.
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Die
Beispiele 3 bis 5 zeigen Ausführungen, bei
denen wenigstens eine Schicht ein Plastisol aufweist und die Überzugsschichten
gleichzeitig aufgebracht werden.
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Beispiel 3
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Es
wird eine 30,5 cm (12'') Zweikammerschlitzdüse verwendet,
wie sie in
1 gezeigt ist. Die Schlitzdüse ist so
angeordnet, dass sie angrenzend an die Tangente der Stützwalze
beschichtet, wo das Substrat nicht abgestützt ist. Unter der Zweikammerdüse wird
ein Trennpapiersubstrat gefördert. Durch
die untere Düsenkammer
wird die fluide Beschichtungsmischung von Beispiel 1 aus klarem PVC-Plastisol
zugeführt,
wobei die Düse
für die
Herstellung einer Nassbeschichtungsdicke von 0,51 mm (20 mil) eingestellt
ist. Die obere Kammer ist mit der Deckschicht-Ausgangsmischung auf
Wasserbasis nach dem Beispiel 13 der
US 4 781 987 A beschickt, wobei sie so eingestellt
ist, dass eine Beschichtung bereitgestellt wird, die eine Brookfield-Viskosität von 2
Pas (2000 cPs) hat. Die Zuführgeschwindigkeit
ist so eingestellt, dass auf der Oberseite der klaren Plastisolschicht
von 0,51 mm (20 mil) eine nasse Deckschicht mit einer Dicke von
0,34 mm (1,33 mil) erzeugt wird. Danach wird die Nass-auf-Nass-Verbundbeschichtung
durch einen Luftaufblasofen geführt,
in welchem das Plastisol geliert, die Beschichtung auf Wasserbasis
trocknet und beide Schichten härten. Die
abschließenden
Flecken- und Hafteigenschaften des Deckschicht/PVC-Trittschichtverbunds
sind die gleichen wie diejenigen, die man erhält, wenn die Deckschicht auf
Wasserbasis auf eine vorher gelierte PVC-Trittschicht auf einem
Trennpapiersubstrat als Schicht aufgebracht und gehärtet wird.
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Beispiel 4
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Es
werden die gleiche Doppelkammerdüse und
klare Plastisol-Trittschicht von Beispiel 3 verwendet. Anstelle
der Deckschichtausgangsmischung auf Wasserbasis wird jedoch eine
Deckschicht mit 100% Feststoffen des Beispiels 1 der
US 5 719 227 A mit einer
Brookfield-Viskosität bei Raumtemperatur
von 5 Pas (5000 cPs) verwendet, die in die obere Düsenkammer
eingeführt
wird, wobei die Zuführgeschwindigkeit
so eingestellt wird, dass eine Verbundschicht aus 0,5 mm (20 mil)
nassem Plastisol und 0,025 mm (1 mil) nassem 100% Fest stoff-Deckschicht
gebildet wird. Die Verbundbeschichtung wird erhitzt, indem sie durch
einen Luftaufblasofen geführt
wird, um die PVC-Schicht zu gelieren und zu schmelzen. Danach wird
die 0,025 mm-(1 mil)-Deckschicht gehärtet, indem sie einer Ultraviolettstrahlung
ausgesetzt wird, nachdem sie aus dem Luftaufblasofen ausgetreten ist.
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Beispiel 5
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Es
wird die Doppelkammerdüse
von Beispiel 3 verwendet, wobei die schäumbare Plastisol-Ausgangsmischung
von Beispiel 1 in die untere Düsenkammer
eingeführt
wird, während
die Ausgangsmischung für
die Trittschicht aus klarem PVC-Plastisol von Beispiel 1 in die
obere Düsenkammer
eingeführt wird.
Unter der Doppelkammerdüse
wird ein 0,635 mm-(25 mil)-Fußbodenbelag-Filzträger vorbeibefördert. Die
Durchsätze
werden so eingestellt, dass auf dem Filzsubstrat eine Verbundbeschichtung
aus 0,254 mm (10 mil) nasser schäumbarer
Plastisolschicht und 0,254 mm (10 mil) nasser klarer Plastisol-Trittschicht
erzeugt wird. Danach wird die Verbundbeschichtung geliert und geschmolzen
und expandiert, indem der beschichtete Träger durch einen Luftaufblasofen
bei 199°C
(390°F)
hindurchgeführt wird.
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Die
Beispiele 6 und 7 zeigen Ausführungen, bei
denen wenigstens eine Schicht eine 100%-Feststoffmischung aufweist und die Überzugsschichten gleichzeitig
aufgebracht werden.
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Beispiel 6
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Es
wird die Doppelkammerdüse
von Beispiel 3 zur Erzeugung einer hochleistungsfähigen Verbunddeckschicht
verwendet. In die untere Düsenkammer
wird eine UV-härtbare
Beschichtung aus 100% Feststoffen nach Beispiel 1 von
US 5 719 227 bei einer Raumtemperaturviskosität von 17,64
Pas (17640 cPs) eingebracht und ein Spalt und ein Durchsatz für ein Aufbringen
eines 0,025 mm (1 mil) nassen Films auf einem Substrat eines starren
Vinylfilms mit einer Stärke
von 0,075 mm (3 mil) eingestellt. Die obere Düsenkammer wird mit der Ausgangsmischung
mit 100% Feststoffen und hohem Tg nach Beispiel 6 des US-Patents
5,494,707 beschickt und der Durchsatz so eingestellt, dass eine
0,0254 mm (1 mil) Nassschicht abgegeben wird. Die sich ergebende
0,051 mm-(2 mil-)Verbunddeckschicht wurde anschließend durch
Ultraviolettstrahlung zur Erzeugung einer Hochleistungs-Verbunddeckschicht gehärtet.
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Beispiel 7
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Dieses
Beispiel ist eine Wiederholung von Beispiel 6 mit der Ausnahme,
dass die obere Düsenkammer
mit der organischen/anorganischen Deckschichtausgangsmischung nach
Beispiel 1 des US-Patents 5,120,811 beschickt wird, wobei der Durchsatz
so eingestellt wird, dass man eine nasse Beschichtung der organischen/anorganischen
Beschichtung mit einer Dicke von 0,0254 mm (1 mil) auf der Oberseite
der nassen UV-härtbaren
Beschichtung von 100% Feststoffen und 0,0254 mm (1 mil) erhält. Die
Nass-auf-Nass-Verbundbeschichtung wird durch Erhitzen bei 66°C (150°F) und unter
einem starken Luftstrom getrocknet und danach durch Ultraviolettstrahlung
gehärtet.
Es ergibt sich eine Verbesserung in der Fleckenfestigkeit und der
Glanzbeständigkeit
der Verbundbeschichtung gegenüber
einer alleinigen UV-Beschichtung
mit 100% Feststoffen.