WO2001007519A1 - Verfahren zur herstellung von flächengebilden aus nachwachsenden rohstoffen - Google Patents

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WO2001007519A1
WO2001007519A1 PCT/EP2000/006573 EP0006573W WO0107519A1 WO 2001007519 A1 WO2001007519 A1 WO 2001007519A1 EP 0006573 W EP0006573 W EP 0006573W WO 0107519 A1 WO0107519 A1 WO 0107519A1
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acid
crosslinking
reaction
radiation
mixture
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PCT/EP2000/006573
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Bernd Fischer
Heiko Hamann
Hans-Jörg MAUK
Miko Ess
Bernd Kastl
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Dlw Aktiengesselschaft
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/24—Crosslinking, e.g. vulcanising, of macromolecules
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/02—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule
    • C08G59/027—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule obtained by epoxidation of unsaturated precursor, e.g. polymer or monomer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/22—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of indefinite length
    • B29C43/30—Making multilayered or multicoloured articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2063/00—Use of EP, i.e. epoxy resins or derivatives thereof, as moulding material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31511—Of epoxy ether

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a sheet material with a material containing polyreaction products, comprising the pre-crosslinking of a mixture of an epoxidation product of at least one carboxylic acid ester with at least one crosslinking agent to form a moldable mass, shaping the moldable mass into a flat structure and curing the moldable mass Preservation of the fabric, in which the pre-crosslinking reaction is different from the curing reaction.
  • the invention further relates to a mouldable, storable mass and a sheet material obtainable from this mouldable, storable mass.
  • Linoleum as an elastic floor covering based on renewable raw materials has long been known. Because of its natural components, linoleum has achieved a high level of biological and ecological importance. However, the production of linoleum coverings in the last process step requires a heat treatment lasting several weeks, the so-called "ripening time”.
  • DE 22 41 535 describes, for example, a coating composition for textile fabrics based on epoxidation products of esters of unsaturated fatty acids with polyhydric aliphatic alcohols.
  • epoxidized oils and fatty acids used in such a process are liquid in the unprocessed state, so that they cannot be formed into flat structures in the raw state. For this reason, it is customary in the manufacture of fabrics made from such a material to pre-crosslink the oils and / or fatty acids to form a higher-viscosity and thus mouldable intermediate (prepolymer). After forming into flat structures, a second crosslinking stage then takes place to the usable material (final crosslinking). The termination of the first networking stage is problematic. In principle, a two-stage reaction can be implemented in the following way:
  • WO 90/1 07607 describes a process in "two reaction phases", a mixture of a stand oil with fillers being homogenized in the first reaction phase and partially polymerized and partially crosslinked with a peroxide at elevated temperature to give an intermediate product.
  • the ground intermediate is then homogenized with an elastomeric natural or plastic, fillers and a peroxide and in turn crosslinked or polymerized at an elevated temperature.
  • DE-A-41 35 664 discloses coating compositions which are based on renewable raw materials and are used for coating textile fabrics or release paper.
  • the coating compositions consist of a combination of epoxidation products of esters of unsaturated fatty acids and partial esters of polycarboxylic acids with polyether polyols and a hydrophobizing agent. These coating compositions are used for the production of floor coverings.
  • the top layer of coverings produced in this way is very rough and not transparent.
  • the surface of these coverings is not sufficiently dirt-repellent and has poor hardening.
  • Spreadable coating compositions for the production of flat structures based on renewable raw materials are known from WO 96/1 5203. However, the production of these flat structures is limited to coating methods by using so-called "coating pastes" which contain the coating compositions.
  • WO 98/28356 describes a process for the production of fabrics based on renewable raw materials, wherein fabrics with satisfactory material properties can be obtained by pressing, calendering or extrusion.
  • a storable intermediate product prepolymer only arises if either the crosslinker or the epoxidation product is in deficit.
  • the prepolymer is converted into the completely crosslinked material with the addition of the component in the deficit.
  • This method has the disadvantage that a not inconsiderable part of the component added first in the deficit has to be compounded into the already viscous, pre-crosslinked material.
  • the present invention is therefore based on the object of providing a new process for producing a fabric from renewable raw materials, in which essentially no ripening time is required and in which the degree of pre-crosslinking can be better adjusted. Furthermore, the pre-crosslinked intermediate product should have a practically unlimited shelf life.
  • step (1) compounding an epoxidation product of at least one carboxylic acid ester with at least one crosslinking agent, (2) pre-crosslinking or partial crosslinking of the mixture obtained in step (1) to give a moldable composition,
  • step (3) molding the moldable mass obtained in step (2) into a sheet and
  • step (2) curing or further crosslinking or final crosslinking of the moldable mass to obtain the fabric, wherein the pre-crosslinking reaction in step (2) is different from the curing reaction in step (4).
  • the present invention is based on the finding that the disadvantages of the known processes can be avoided by means of different chemical reactions or chemical reaction mechanisms of pre-crosslinking and curing.
  • at least two different reactions I and II occur in the mixture obtained by compounding (1), for example due to the presence of at least two different crosslinkable groups A and B, with essentially only one reaction I in the pre-crosslinking in step (2) , for example by reacting only one crosslinkable group A, ie a kind of similar cross-linkable groups.
  • the reaction II which is different from reaction I, does not essentially take place under the reaction conditions of the pre-crosslinking.
  • group B which is different from A, is essentially stable or inert under the reaction conditions of the pre-crosslinking and is essentially not converted in this step.
  • the reaction I comes for example after consumption, i.e. the essentially complete implementation of Group A while maintaining the malleable mass to a standstill.
  • reaction I can be terminated by means of suitable means after obtaining a desired conversion rate while maintaining the moldable mass.
  • reaction II for example the implementation of group B can only be triggered or started by changing the reaction conditions.
  • “change in the reaction conditions” means, for example, an increase in the temperature or an increase or decrease in the pressure, the addition of agents which start a reaction, for example free-radical-initiators, and / or the exposure of the process step (1) obtained mixture or of the partially crosslinked material obtained by the pre-crosslinking (2) of radiation, such as UV, electron or IR radiation.
  • the pre-crosslinking (2) can be carried out at a relatively low temperature
  • reaction I takes place, for example group A being at least partially reacted, for example by esterification or etherification, a condensation, substitution or addition reaction, optionally combined with a ring opening.
  • reaction II essentially does not take place, for example there is essentially no conversion of group B.
  • the moldable composition can be heated to a higher temperature T 2 at which the reaction II, for example, at a given time a radical crosslinking via group B is triggered, for example by decomposing a heat-sensitive group B itself or by a radical initiator which only decomposes at a temperature T 2 .
  • the mixture obtained in step (1) can be subjected to radiation during the pre-crosslinking (2), for example UV radiation, which brings about the reaction I, for example the crosslinking of group A.
  • the crosslinking of group B is only triggered by an increase in temperature or another type of radiation, for example IR or electron beams or UV radiation of a different wavelength, during the final crosslinking (4).
  • the addition of, for example, free-radical or ion-forming initiators or the exposure of an atmosphere containing a reactive gas, such as oxygen, can also be understood according to the invention as a change in the reaction conditions.
  • a major advantage of the present invention is thus that in a
  • the pre-crosslinking is terminated automatically after complete conversion of the first crosslinkable groups and crosslinking by means of the second crosslinkable groups beyond a mouldable product generally does not occur in this stage.
  • the epoxidation product of at least one carboxylic acid ester is preferably the epoxidation product of one or more esters of unsaturated fatty acids, preferably an epoxidized natural triglyceride or a derivative thereof.
  • esters of unsaturated fatty acids preferably an epoxidized natural triglyceride or a derivative thereof.
  • epoxidized linseed oil, epoxidized soybean oil, epoxidized castor oil, epoxidized rapeseed oil or vernonia oil or a mixture thereof containing at least two of these epoxidation products can be used.
  • these epoxidation products are only partially epoxidized, i.e. In addition to epoxidized double bonds, unreacted double bonds remain in the carboxylic acid ester.
  • the alcohol component of these carboxylic acid esters is not particularly limited. As an alcohol
  • Components can be used, for example, dipropylene glycol, propanediols, butanediols, hexanediols, hexanetriols, glycerol or pentaerythritol.
  • the carboxylic acid component is not particularly limited.
  • the mixture obtained in step (1) is crosslinked in two crosslinking steps (2) and (4).
  • the first crosslinking stage (2) serves to produce a mouldable and storable intermediate product from, for example, liquid raw materials. This crosslinking step (2) can take place both after the compounding step (1) and simultaneously with the compounding step (1). After shaping (3) into a flat structure, the intermediate product obtains its final use properties through the curing or the second crosslinking stage (4).
  • the pre-crosslinking reaction is different from the curing reaction.
  • the pre-crosslinking reaction is different from the curing reaction.
  • Carboxylic acid esters of unsaturated fatty acids in a first crosslinking step the epoxy groups, preferably essentially completely, are reacted and in a second crosslinking step the remaining unsaturated dopants fur bonds are crosslinked, for example, by radical polymerization.
  • the second crosslinking step can also be carried out in particular when using essentially completely epoxidized carboxylic acid esters by means of a radical hydrogen abstraction from the pre-crosslinked material and recombination.
  • the epoxy groups are preferably reacted with at least bifunctional compounds, so-called “crosslinkers”, for example by nucleophilic attack and addition to the epoxy group.
  • crosslinking encompasses an increase in molecular weight or molecular size.
  • crosslinking is associated with an increase in the viscosity of the moldable composition in comparison with the mixture obtained in step (1).
  • di- or polycarboxylic acids or their derivatives used.
  • such di- or polycarboxylic acids or their derivatives contain at least one double bond per molecule.
  • dicarboxylic acids can preferably
  • Acids with three or more carboxylic acid groups such as, for example, citric acid, aconitic acid and trimellitic acid, can preferably be used as the polycarboxylic acid.
  • Anhydrides or partial esters or derivatives which have at least one free carboxylic acid group can be used as derivatives of the di- or polycarboxylic acids.
  • the alcohol component of the partial esters is not subject to any particular restriction, but polyols such as dipropylene glycol, propanediols, butanediols, hexanediols, hexanetriols, glycerol or pentaerythritol are preferably used as the alcohol component.
  • a mixture of a partial ester of maleic anhydride and dipropylene glycol is used together with citric acid as the crosslinking agent, the proportion of citric acid being up to 50% by weight, more preferably up to 25% by weight, based on the total amount of the crosslinking agent ,
  • crosslinker it is also possible for the crosslinker to introduce the crosslinkable groups required for curing (4).
  • the reaction of the epoxidation product with the crosslinking agent is preferably induced thermally and / or by radiation.
  • the reaction is carried out, for example, at a temperature in the range from room temperature to 280 ° C., preferably from room temperature to 200 ° C., in particular up to 150 ° C.
  • UV radiation, electron radiation and / or IR radiation can be used as the radiation causing the reaction.
  • a reaction brought about by UV radiation should be carried out in the presence of at least one UV initiator; when using electron radiation, the addition of at least one UV initiator can also be omitted.
  • the UV initiators which can be used according to the invention can be free-radical or cationic UV initiators or a mixture of these types of UV initiators.
  • Preferred examples of radical UV initiators are benzophenone, benzophenone derivatives, phosphine oxides, ⁇ -morpholinoketones, quinone, quinone derivatives or ⁇ -hydroxy ketones, or mixtures thereof.
  • Preferred examples of cationic UV initiators are triarylsulfonium salts, which are of one type or may exist as a mixture of different triarylsulfonium salts, or diaryliodonium salts, or mixtures thereof.
  • the UV initiators are present, for example, in an amount of up to 15% by weight, preferably 0.05 to 8% by weight, based on the amount of the material containing the polyreaction products.
  • At least one photosensitizer such as, for example, compounds based on anthracene, perylene or thioxanthene-9-one, can be present, which Activate initiator and increase its effect. This allows the concentration of the UV initiator to be reduced.
  • the UV radiation used according to the invention is in the generally customary range, ie between 200 nm and 380 nm.
  • the IR radiation used in accordance with the invention is in the generally customary range, for example 760 nm to 0.5 mm.
  • the polyreaction product-containing material preferably comprises 10 to 99% by weight of binder, based on the total amount of the polyreaction product-containing material.
  • binder includes the crosslinking components monomer or prepolymer and crosslinker.
  • the amounts by weight of the crosslinking agent and of the epoxidation product are in each case preferably 5 to 80% by weight, based on the total amount of the material containing polyreaction products.
  • additives or components such as fillers, titanium dioxide, pigments for patterning, hydrophobizing agents, auxiliaries and possibly co-crosslinking agents, such as, for example, triallyl isocyanurate, triallyl cyanurate, ethylene glycol dimethacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate and m-phenylene-bis-maleimide.
  • the fillers are preferably wood flour, chalk, cork flour, barium sulfate, silica, kaolin,
  • Wood flour, chalk or cork flour is particularly preferred as filler.
  • the intermediate product formed has a certain degree of pre-crosslinking and quasi thermoplastic properties and can therefore be shaped.
  • the reaction I For example, the reaction of the first crosslinkable groups A is essentially complete and, according to the invention, curing can only take place by changing the reaction conditions by triggering a reaction II, for example the crosslinking of two crosslinkable groups B, the mouldable intermediate product can be stored practically indefinitely.
  • the partially cured material can be comminuted (granulated or ground) after the pre-crosslinking stage (2) and can be stored, for example, in powder form.
  • moldable mass as an intermediate product in this context means both an almost liquid reaction product and a highly viscous reaction product as a binder.
  • the degree of crosslinking of the precrosslinked moldable mass obtained in step (2) is smaller than the degree of crosslinking of the polyreaction product-containing material obtained after curing (4) in the form of a sheet.
  • the degree of crosslinking of the moldable mass can be controlled by the ratio of the number of first crosslinkable groups to the number of second crosslinkable groups without essentially influencing the total number of crosslinking groups and thus the degree of crosslinking of the end product. If the relative number of first crosslinkable groups is relatively small, a rather low-viscosity moldable mass is obtained as an intermediate. If the relative number of first crosslinkable groups is higher, an intermediate product of a firmer consistency is obtained, which can be processed, for example, as granules or powder.
  • the ratio of epoxy groups to unsaturated double bonds can be controlled, for example, by the degree of epoxidation or, in the case of crosslinking by hydrogen abstraction, by the peroxide metering.
  • the consistency of the moldable mass obtained in step (2) is influenced by whether, for example, a bifunctional or trifunctional crosslinker is used. Of course, the consistency also depends on the type and quantity other compounded components, such as the fillers.
  • An advantage of the method according to the invention is therefore that the moldable pre-crosslinked mass obtained in step (2) by means of conventional methods, such as
  • Pressing, calendering or extruding, can be processed into a flat structure.
  • the molding (3) of the compounded mass can be carried out prior to curing (4) or simultaneously with curing (4).
  • the pre-crosslinked mass can be shaped in conventional processing plants such as presses, double belt presses, calenders, Auma, a thermofix system or by means of an extruder, for example with a slot die.
  • the web can then be given the final shape, for example in a calender, Auma, thermofix system, etc.
  • a design method can be used, in which a patterned or printed, absorbent material is applied to the mass formed as a flat structure before curing (4).
  • a similar, optionally printed material can optionally be applied as a backing on the back.
  • the absorbent material is preferably a cellulose fleece made of, for example, regenerated cellulose fibers with a high specific surface area, which is distinguished by high absorbency, high dry and wet strength and low shrinkage.
  • the square meter weights of such cellulose nonwovens are, for example, 25 to 50 g / m 2 .
  • a part of the not yet fully crosslinked binder according to the invention penetrates the absorbent material and forms a thin covering or Wear layer, which can optionally be painted using the customary methods, on the top of the fabric patterned in this way, the cover or wear layer protecting the patterned or printed material from abrasion protects.
  • One advantage of such a one-step design method lies in the fact that a fabric made of the material defined above can be printed as desired, which is not the case, for example, for linoleum fabrics.
  • the intermediate product can be further crosslinked and cured after or simultaneously with the molding in a second crosslinking stage.
  • the hardening (4) can be obtained by means of conventional processes such as pressing, for example using a jaw press, Auma, double belt press, calendering process or simply passing through a heating channel or a combination of these processes, if appropriate with an increase in temperature.
  • curing (4) can be carried out by means of peroxidic crosslinking via a radical hydrogen abstraction.
  • Reaction decomposes an added radical initiator with the formation of radicals. Any radical generated directly or in a subsequent reaction can withdraw hydrogen from the pre-crosslinked material and thereby become saturated. At the same time, a radical site is created on a macromolecule of the pre-crosslinked material. Two macromolecular radicals formed in this way can link to form a new C-C bond. By repeating this process several times, the pre-crosslinked material is used to produce the end-crosslinked polyreaction product-containing material. The rate of this reaction is determined by the peroxide decay. Since such peroxidic crosslinking does not take place as a chain reaction, but rather stoichiometrically, the
  • the amount of peroxide added depends on the desired end properties of the material containing the polyreaction products, the type of peroxide, the form in which it is supplied and the type and amount of the other additives. Preferably 0.05 to 10% by weight of peroxide, in particular 0.5 to 10% by weight, based on the weight of the binder, is used.
  • Preferred peroxides are acyl peroxides, perketals and aryl, alkyl and aralkyl peroxides or peroxides which release aroyl, phenyl, alkoxy, aralkoxy and primary alkyl radicals.
  • the crosslinking can be carried out by adding sulfur or silicon compounds alone or in combination with the peroxides listed above.
  • the peroxide decay reaction can be induced both thermally and by radiation, for example by UV radiation. This reaction is preferably initiated thermally. If the peroxides are already in the mixture, the pre-crosslinked material should not have one before the actual crosslinking
  • the curing reaction consists of a radical crosslinking of the free double bonds of the partially epoxidized carboxylic acid ester or of the double bonds of the crosslinking agent.
  • Organic peroxides or azobis compounds which are usually used as free-radical initiators can be used in the usual forms of use as free-radical initiators or starters for curing (4).
  • hydroperoxides such as cumene hydroperoxide and t-butyl hydroperoxide
  • peroxy esters such as t-butyl peroxybenzoate, t-butyl peroxy-3,5,5-trimethylhexanoate, t-butyl peroctoate and dimyristyiperoxydicarbonate
  • peroxyketals such as 1, 1-bis (t-butylperoxy) -3, 3, 5-trimethylcyclohexane and 1, 1-bis (t-butylperoxy) cyclohexane
  • dialkyl perazides and diaralkyl peroxides such as di-t-amyl peroxide
  • the radical chain reaction can be initiated both thermally and by radiation, for example by UV radiation.
  • the radical-forming initiator is preferably mixed with the other components as a mixture with a mineral oil.
  • a mineral oil acts as a wetting agent for the granules and can also be a desensitizing one Have an effect.
  • the free radical initiator can optionally in the compounding stage (1) and / or before the pre-crosslinking (2) and / or before the formation of the sheet (3) in a second, optional compounding stage with the others
  • compositions of the material are compounded, but it can also be compounded before both crosslinking stages.
  • the radical-forming initiator for example one of the above-mentioned peroxides, can also be applied to the surface of the corresponding material essentially superficially, e.g. B. by spraying.
  • peroxides with different half-lives and / or decomposition temperatures can be added so that, for example, the peroxide required for curing in the second crosslinking step (4) does not decompose during the first crosslinking stage (2) of the process according to the invention.
  • the components (1) are preferably compounded in an extruder or kneader. Furthermore, the method according to the invention can optionally comprise a second compounding stage, for example the addition of peroxide, before the sheet is formed.
  • the sheets obtained by the process according to the invention are surprisingly crosslinked essentially without further ripening through the entire cross-section of the sheet, are not sticky, flexible and have a high bending restoring force, i.e. they are ready for use immediately after manufacture.
  • the method according to the invention can thus be carried out continuously.
  • the method according to the invention can also comprise a patterning stage of the hardened flat structure, for example by means of the thermal transfer printing method known in the prior art.
  • the present invention further relates to a moldable, storage-stable mass, as can be obtained through steps (1) and (2) of the method according to the invention is.
  • the composition of this intermediate is as described above.
  • the invention relates to a sheet which can be obtained from the moldable, storage-stable composition according to the invention by molding and curing.
  • the fabrics produced by the method according to the invention are preferably used as floor or wall coverings.
  • the fabrics can be in a homogeneous form, or the pre-crosslinked material can be on a carrier, such as glass fleece, cardboard, jute fabric or a
  • Carriers based on jute such as mixtures of jute fleece and polypropylene-polyester fleece, can be applied.
  • the solids are weighed and mixed together, in parallel the peroxide / mineral oil mixture is added to the epoxidized natural triglyceride and mixed. Then the two mixtures are combined and homogenized within 5 minutes using a laboratory dissolver. Then, in a first stage, it is cured on a measuring kneader within 25 minutes. at 1 60 ° C. From the thus obtained, still mouldable mass, pressed plates are produced in a hydraulic two-jaw press with the help of a 1.5 mm thick metal frame with an area of 1 69 cm 2 and a silicone separating fabric. The stamp pressure of the press is about 30 bar, the temperature of the jaws is 200 ° C. and the crosslinking time is 15 minutes. The plates obtained in this way are cross-linked through the entire cross-section, not sticky, flexible and have a high bending restoring force.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Flächengebildes mit einem Polyreaktionsprodukte-enthaltenden Material, umfassend das Vorvernetzen einer Mischung eines Epoxidierungsprodukts von mindestens einem Carbonsäureester mit mindestens einem Vernetzer zu einer formbaren Masse, Formen der formbaren Masse in ein Flächengebilde und Aushärten der formbaren Masse unter Erhalt des Flächengebildes, worin die Vorvernetzungsreaktion unterschiedlich zur Aushärtungsreaktion ist. Die Erfindung betrifft ferner eine formbare, lagerfähige Masse und ein aus dieser formbaren, lagerfähigen Masse erhältliches Flächengebilde.

Description

"Verfahren zur Herstellung von Flächengebilden aus nachwachsenden Rohstoffen"
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Flächengebildes mit einem Polyreaktionsprodukte-enthaltenden Material, umfassend das Vorvernetzen einer Mischung eines Epoxidierungsprodukts von mindestens einem Carbonsäureester mit mindestens einem Vernetzer zu einer formbaren Masse, Formen der formbaren Masse in ein Flächengebilde und Aushärten der formbaren Masse unter Erhalt des Flächengebildes, worin die Vorvernetzungsreaktion unterschiedlich zur Aushärtungsreaktion ist. Die Erfindung betrifft ferner eine formbare, lagerfähige Masse und ein aus dieser formbaren, lagerfähigen Masse erhältliches Flächengebilde.
Linoleum als elastischer Bodenbelag auf Basis nachwachsender Rohstoffe ist seit langem bekannt. Aufgrund seiner natürlichen Bestandteile hat Linoleum einen hohen baubiologischen und ökologischen Stellenwert erlangt. Jedoch erfordert die Herstellung von Linoleumbelägen im letzten Verfahrensschritt eine mehrere Wochen dauernde Wärmebehandlung, die sogenannte "Reifezeit" . Obwohl im
Stand der Technik Maßnahmen ergriffen worden sind, diese Reifezeit zu verkürzen und dadurch eine höhere Produktivität zu erreichen, sind kontinuierliche Verfahren zur Herstellung von Linoleumböden bisher nicht bekannt.
Unter anderem aus diesem Grund wurden im Stand der Technik Flächengebilde auf Basis nachwachsender Rohstoffen aus anderen Materialien beschrieben. DE 22 41 535 beschreibt beispielsweise eine Beschichtungsmasse für textile Flächengebilde auf Basis von Epoxidierungsprodukten von Estern ungesättigter Fettsäuren mit mehrwertigen aliphatischen Alkoholen.
Die bei einem derartigen Verfahren verwendeten epoxidierten Öle und Fettsäuren sind jedoch im unverarbeiteten Zustand flüssig, so daß sie im Rohzustand nicht zu Flächengebilden geformt werden können. Deshalb ist bei der Herstellung von Flächengebilden aus einem derartigen Material eine Vorvernetzung der Öle und/oder Fettsäuren zu einem höherviskosen und dadurch formbaren Zwischen- produkt (Präpolymer) üblich. Nach dem Formen zu Flächengebilden erfolgt dann eine zweite Vernetzungsstufe zum gebrauchsfähigen Material (Endvernetzung) . Problematisch ist der Abbruch der ersten Vernetzungsstufe. Prinzipiell ist eine zweistufige Reaktionsführung auf folgende Weise realisierbar:
(I) Vorvernetzung, wobei einer der Vernetzungskomponenten im Unterschuß vorliegt (Epoxidierungsprodukt oder Vernetzer) . Vollständige Vernetzung unter Zugabe der im Unterschuß vorliegenden Komponente.
(II) Unterschiedliche Temperaturen in den einzelnen Prozeßstufen.
(III) Verwendung verschiedener Vernetzer mit unterschiedlicher Reaktivität.
(IV) Unterschiedliche Mechanismen in den beiden Prozeßstufen.
WO 90/1 07607 beschreibt ein Verfahren in "zwei Reaktionsphasen", wobei in der ersten Reaktionsphase ein Gemisch aus einem Standöl mit Füllstoffen homogenisiert und mit einem Peroxid bei erhöhter Temperatur zu einem Zwischenprodukt teilpolymerisiert und teilvernetzt wird . Das gemahlene Zwischenprodukt wird anschließend mit einem elastomeren Natur- oder Kunststoff, Füllstoffen und einem Peroxid homogenisiert und wiederum bei erhöhter Temperatur vernetzt bzw. polymerisiert.
Aus der DE-A-41 35 664 sind Beschichtungsmassen bekannt, die auf nach- wachsenden Rohstoffen basieren und zum Beschichten von textilen Flächengebilden oder von Releasepapier dienen. Die Beschichtungsmassen bestehen aus einer Kombination von Epoxidierungsprodukten von Estern ungesättigter Fettsäuren und Teilestern von Polycarbonsäuren mit Polyetherpolyolen sowie einem Hydrophobierungsmittel. Diese Beschichtungsmassen werden zur Herstellung von Bodenbelägen verwendet. Nachteilig ist jedoch, daß die oberste Schicht derart hergestellter Beläge sehr rauh und nicht transparent ist. Weiterhin zeigt sich, daß die Oberfläche dieser Beläge nicht genügend schmutzabweisend ist und eine schlechte Durchhärtung aufweist. Aus der WO 96/1 5203 sind streichfähige Beschichtungsmassen zur Herstellung von Flächengebilden auf Basis nachwachsender Rohstoffe bekannt. Die Herstellung dieser Flächengebilde ist jedoch durch Verwendung von sogenannten "Streichpasten", welche die Beschichtungsmassen enthalten, auf Streichverfah- ren beschränkt.
WO 98/28356 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Flächengebilden auf Basis nachwachsender Rohstoffe, wobei Flächengebilde mit befriedigenden Materialeigenschaften durch Verpressen, Kalandrieren oder Extrudieren erhalten werden können. Ein lagerfähiges Zwischenprodukt (Präpolymer) entsteht aber nur dann, wenn entweder der Vernetzer oder das Epoxidierungsprodukt im Unterschuß vorliegt. Im zweiten Vernetzungsschritt wird unter Zugabe der im Unterschuß vorliegenden Komponente das Präpolymer in das vollständig vernetzte Material überführt. Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, daß ein nicht unerheblicher Teil der zuerst im Unterschuß zugegebenen Komponente in das bereits viskose, vorvernetzte Material eincompoundiert werden muß.
Da im Stand der Technik die der Vor- und Endvernetzung zugrunde liegenden Umsetzungen immer auf dem gleichen Reaktionsmechanismus beruhen, ist es schwierig, ein weiterverarbeitbares lagerfähiges Zwischenprodukt durch den rechtzeitigen Abbruch der Vorvernetzung oder den Einsatz einer Komponente im Unterschuß zu erhalten.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfah- ren zur Herstellung eines Flächengebildes aus nachwachsenden Rohstoffen bereitzustellen, bei dem im wesentlichen jegliche Reifezeit entfällt und bei welchem der Grad der Vorvernetzung besser einstellbar ist. Ferner soll das vorvernetzte Zwischenprodukt praktisch unbegrenzt lagerfähig sein .
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Ausführungsformen gelöst.
Insbesondere wird ein Verfahren zur Herstellung eines Flächengebildes mit einem Polyreaktionsprodukte-enthaltenden Material bereitgestellt, umfassend die
Schritte
(1 ) Compoundieren eines Epoxidierungsprodukts mindestens eines Carbonsäureesters mit mindestens einem Vernetzer, (2) Vorvernetzen bzw. Teilvernetzen der im Schritt ( 1 ) erhaltenen Mischung zu einer formbaren Masse,
(3) Formen der in Schritt (2) erhaltenen formbaren Masse in ein Flächengebilde und
(4) Aushärten bzw. Weitervernetzen bzw. Endvernetzen der formbaren Masse unter Erhalt des Flächengebildes, worin die Vorvernetzungsreaktion in Schritt (2) unterschiedlich zur Aushärtungsreaktion in Schritt (4) ist.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntis, daß die Nachteile der be- kannten Verfahren durch unterschiedliche chemische Reaktionen bzw. chemische Reaktionsmechanismen des Vorvernetzens und des Aushärtens vermieden werden können. Dazu treten in dem durch das Compoundieren (1 ) erhaltenen Gemisch mindestens zwei verschiedene Reaktionen I und II, beispielsweise durch das Vorhandensein von mindestens zwei verschiedenen vernetzbaren Gruppen A und B, auf, wobei beim Vorvernetzen in Schritt (2) im wesentlichen nur eine Reaktion I, beispielsweise durch Umsetzung nur einer vernetzbaren Gruppe A, d.h. eine Sorte gleichartiger vernetzbarer Gruppen, abläuft. Die von Reaktion I unterschiedliche Reaktion II läuft unter den Reaktionsbedingungen der Vorvernetzung im wesentlichen nicht ab. Beispielsweise ist die von A verschie- dene Gruppe B unter den Reaktionsbedingungen der Vorvernetzung im wesentlichen stabil bzw. inert und wird in diesem Schritt im wesentlichen nicht umgesetzt. Die Reaktion I kommt beispielsweise nach dem Verbrauch, d.h. der im wesentlichen vollständigen Umsetzung, der Gruppe A unter Erhalt der formbaren Masse zum Stillstand. Ferner kann die Reaktion I nach Erreichen einer gewünsch- ten Umsetzungsrate durch geeignete Mittel unter Erhalt der formbaren Masse abgebrochen werden.
Erfindungsgemäß kann die zweite Vernetzungsstufe, d .h. die Reaktion II, bei- spielsweise die Umsetzung der Gruppe B, erst durch eine Änderung der Reaktionsbedingungen ausgelöst bzw. gestartet werden. "Änderung der Reaktionsbedingungen" bedeutet im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung beispielsweise eine Erhöhung der Temperatur oder eine Erhöhung oder Vermin- derung des Drucks, die Zugabe von eine Umsetzung startenden Mitteln, beispielsweise radikalbildenden Initiatoren, und/oder das Aussetzen des in Schritt ( 1 ) erhaltenen Gemischs oder des durch die Vorvernetzung (2) erhaltenen teilvernetzten Materials einer Bestrahlung, wie UV-, Elektronen- oder IR-Bestrahlung.
Beispielsweise kann die Vorvernetzung (2) bei einer relativ niedrigen Temperatur
T1 und gegebenenfalls Bestrahlung erfolgen, bei der die Reaktion I abläuft, wobei beispielsweise die Gruppe A mindestens teilweise umgesetzt wird, beispielsweise durch eine Veresterung oder Veretherung, eine Kondensations-, Sub- stitutions- oder Additionsreaktion, gegebenenfalls verbunden mit einer Ringöff- nung. Bei dieser Temperatur T, läuft im wesentlichen nicht die Reaktion II ab, beispielsweise erfolgt im wesentlichen keine Umsetzung der Gruppe B. Für die Endvernetzung kann die formbare Masse zum gegebenen Zeitpunkt auf eine höhere Temperatur T2 erwärmt werden, bei welcher die Reaktion II, beispielsweise eine radikalische Vernetzung über die Gruppe B, ausgelöst wird, beispiels- weise durch Zersetzen einer wärmeempfindlichen Gruppe B selbst oder durch einen sich erst bei einer Temperatur T2 zersetzenden radikalischen Initiator. Ferner kann die in Schritt ( 1 ) erhaltene Mischung bei der Vorvernetzung (2) einer Bestrahlung ausgesetzt werden, beispielsweise einer UV-Bestrahlung, welche die Reaktion I, beispielsweise die Vernetzung der Gruppe A, bewirkt. Dagegen wird die Vernetzung der Gruppe B erst durch eine Temperaturerhöhung oder eine andere Art der Bestrahlung, beispielsweise IR- oder Elektronenstrahlen oder UV- Strahlung einer anderen Wellenlänge, während der Endvernetzung (4) ausgelöst. Auch die Zugabe von beispielsweise radikal- oder ionenbildenden Initiatoren oder das Aussetzen einer ein reaktives Gas, wie Sauerstoff, enthaltenden Atmosphäre kann erfindungsgemäß als eine Änderung der Reaktionsbedingungen verstanden werden.
Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt somit darin, daß in einer bevorzugten Ausführungsform ein Abbruch der Vorvernetzung nach vollständigem Umsatz der ersten vernetzbaren Gruppen automatisch erfolgt und ein Vernetzen mittels der zweiten vernetzbaren Gruppen über ein formbares Produkt hinaus in dieser Stufe in der Regel im wesentlichen nicht auftritt.
Vorzugsweise ist das Epoxidierungsprodukt von mindestens einem Carbonsäureester das Epoxidierungsprodukt eines oder mehrerer Ester ungesättigter Fettsäuren, vorzugsweise ein epoxidiertes natürliches Triglycerid oder ein Derivat davon. Es können beispielsweise epoxidiertes Leinöl, epoxidiertes Sojaöl, ep- oxidiertes Rizinusöl, epoxidiertes Rapsöl oder Vernoniaöl oder ein mindestes zwei dieser Epoxidierungsprodukte enthaltendes Gemisch davon verwendet werden. In einer Ausführungsform sind diese Epoxidierungsprodukte nur teilexpoxidiert, d.h. es verbleiben neben epoxidierten Doppelbindungen auch nicht umgesetzte Doppelbindungen in dem Carbonsäureester. Die Alkohol-Komponente dieser Carbonsäureester unterliegt keiner besonderen Beschränkung. Als Alkohol-
Komponente können beispielsweise Dipropylenglykol, Propandiole, Butandiole, Hexandiole, Hexantriole, Glycerin oder Pentaerythrit, eingesetzt werden. Die Carbonsäure-Komponente unterliegt keiner besonderen Beschränkung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die in Schritt ( 1 ) erhaltene Mischung in zwei Vernetzungsschritten (2) und (4) vernetzt. Die erste Vernetzungstufe (2) dient dazu, aus beispielsweise flüssigen Rohstoffen ein formbares und lagerfähiges Zwischenprodukt herzustellen. Dieser Vernetzungsschritt (2) kann sowohl nach dem Compoundierschritt ( 1 ) als auch gleichzeitig mit dem Com- poundierschritt ( 1 ) erfolgen-. Nach dem Formen (3) in ein Flächengebilde erhält das Zwischenprodukt durch die Aushärtung bzw. die zweite Vernetzungsstufe (4) seine endgültigen Gebrauchseigenschaften.
Ferner ist erfindungsgemäß die Vorvernetzungsreaktion verschieden von der Aushärtungsreaktion. Beispielsweise können bei Verwendung teilepoxidierter
Carbonsäureester ungesättigter Fettsäuren in einem ersten Vernetzungsschritt die Epoxygruppen, vorzugsweise im wesentlichen vollständig, umgesetzt werden und in einem zweiten Vernetzungsschritt die verbleibenden ungesättigten Dop- pelbindungen beispielsweise durch radikalische Polymerisation vernetzt werden. Der zweite Vernetzungsschritt kann insbesondere auch bei der Verwendung im wesentlichen vollständig epoxidierter Carbonsäureester durch eine radikalische Wasserstoffabstraktion an dem vorvernetzen Material und Rekombination erfolgen.
Die Umsetzung der Epoxygruppen erfolgt vorzugsweise mit mindestens bi- funktionellen Verbindungen, sogenannten "Vernetzern", beispielsweise durch nucleophilen Angriff und Addition an die Epoxygruppe.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt der Begriff "Vernetzen" eine Molmassen- bzw. Molekülvergrößerung. Beispielsweise ist mit dem Begriff "Vernetzen" eine Erhöhung der Viskosität der formbaren Masse im Vergleich mit der im Schritt (1 ) erhaltenen Mischung verbunden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden als Reaktan- den einer derartigen Umsetzung sogenannte "saure Vernetzer", d.h. Di- oder Polycarbonsäuren bzw. deren Derivate, verwendet. In einer Ausführungsform enthalten derartige Di- oder Polycarbonsäuren bzw. deren Derivate mindestens eine Doppelbindung pro Molekül. Als Dicarbonsäuren können vorzugsweise
Maleinsäure, Itaconsäure, Fumarsäure, Bernsteinsäure, Methylbernsteinsäure, Äpfelsäure, Phthalsäure, Weinsäure, Citraconsäure oder Furandicarbonsäure oder ein mindestens zwei dieser Säuren enthaltendes Gemisch davon verwendet werden. Als Polycarbonsäure können vorzugsweise Säuren mit drei oder mehr Carbonsäuregruppen, wie beispielsweise Citronensäure, Aconitsäure und Trimel- lithsäure, eingesetzt werden.
Als Derivate der Di- oder Polycarbonsäuren können Anhydride oder Teilester oder Derivate, die mindestens eine freie Carbonsäuregruppe aufweisen, eingesetzt werden. Die Alkohol-Komponente der Teilester unterliegt keiner besonderen Beschränkung, wobei jedoch vorzugsweise Polyole wie Dipropylenglykol, Propan- diole, Butandiole, Hexandiole, Hexantriole, Glycerin oder Pentaerythrit als Alkohol-Komponente eingesetzt werden. In einer Ausführungsform wird ein Gemisch eines Teilesters aus Maleinsäureanhydrid und Dipropylenglykol zusammen mit Citronensäure als Vernetzer eingesetzt, wobei der Anteil der Citronensäure bis zu 50 Gew.-%, mehr bevorzugt bis zu 25 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge des Vernetzers, beträgt.
Es ist weiterhin möglich, die zur Aushärtung (4) benötigten vernetzbaren Gruppen durch den Vernetzer einzuführen.
Die Umsetzung des Epoxidierungsprodukts mit dem Vernetzer wird vorzugsweise thermisch und/oder durch Strahlung induziert. Im Fall einer thermischen Induktion wird die Umsetzung beispielsweise bei einer Temperatur im Bereich von Raumtemperatur bis 280°C, vorzugsweise von Raumtemperatur bis 200°C, insbesondere bis 1 50°C, durchgeführt. Als die Umsetzung bewirkende Strahlung kann beispielsweise UV-Strahlung, Elektronenstrahlung und/oder IR-Strahlung verwendet werden.
Eine durch UV-Strahlung bewirkte Umsetzung sollte in Gegenwart von mindestens einem UV-Initiator durchgeführt werden, bei Verwendung von Elektronenstrahlung kann die Zugabe mindestens eines UV-Initiators auch unterbleiben. Die erfindungsgemäß verwendbaren UV-Initiatoren können radikalische oder kationische UV-Initiatoren oder ein Gemisch dieser UV-Initiatortypen sein. Bevorzugte Beispiele radikalischer UV-Initiatoren sind Benzophenon, Benzophenon-Derivate, Phosphinoxide, σ-Morpholinoketone, Chinon, Chinon-Derivate oder σ-Hydroxy- ketone, oder Gemische davon. Bevorzugte Beispiele kationischer UV-Initiatoren sind Triarylsulfoniumsalze, die von einem Typ sind oder als Gemisch verschiedener Triarylsulfoniumsalze vorliegen können, oder Diaryliodoniumsalze, oder Gemische davon. Die UV-Initiatoren liegen beispielsweise in einer Menge von bis zu 1 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 8 Gew.-%, bezogen auf die Menge des Polyreaktionsprodukte enthaltenden Materials, vor.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform kann neben dem UV-Initiator mindestens ein Photosensibilisator, wie beispielsweise Verbindungen auf der Basis von Anthracen, Perylen oder Thioxanthen-9-on, vorliegen, welcher den UV- Initiator aktivieren und dessen Wirkung verstärken kann. Dadurch kann die Konzentration des UV-Initiators reduziert werden. Die erfindungsgemäß eingesetzte UV-Strahlung liegt im aligemein üblichen Bereich, d.h. zwischen 200 nm und 380 nm. Die erfindungsgemäß eingesetzte IR-Strahlung liegt im allgemein üblichen Bereich, beispielsweise 760 nm bis 0,5 mm.
Das Polyreaktionsprodukte-enthaltende Material umfaßt vorzugsweise 1 0 bis 99 Gew.-% Bindemittel, bezogen auf die Gesamtmenge des Polyreaktionsprodukte- enthaltenden Materials. Der Begriff "Bindemittel" umfaßt dabei die vernetzenden Komponenten Monomer bzw. Präpolymer und Vernetzer. In der im Schritt (1 ) erhaltenen Mischung betragen vorzugsweise die Gewichtsmengen des Vernetzers und des Epoxidierungsprodukts jeweils 5 bis 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge des Polyreaktionsprodukte-enthaltenden Materials.
Ferner können im Compoundier-Schritt ( 1 ) weitere Zusatzstoffe bzw. Komponenten, wie Füllstoffe, Titandioxid, Pigmente zur Dessinierung, Hydrophobierungsmittel, Hilfsstoffe und eventuell Co-Vernetzer, wie beispielsweise Triallylisocyan- urat, Triallylcyanurat, Ethylenglycol-dimethacrylat, Trimethylolpropan-trimeth- acrylat und m-Phenylen-bis-maleinimid, beigemischt werden. Die Füllstoffe sind vorzugsweise Holzmehl, Kreide, Korkmehl, Bariumsulfat, Kieselsäure, Kaolin,
Quarz-Kaolinit-Gemisch, Talkum, Glas, Textil- oder Glasfasern oder Pflanzenfasern, Cellulosefasern, Polyesterfasern, nanoskalige "intelligente" Füllstoffe wie organisch modifizierte Bentonite. Besonders bevorzugt ist Holzmehl, Kreide oder Korkmehl als Füllstoff. Als Hilfsstoffe können beispielsweise Tallöle, syntheti- sehe oder natürliche Harze, wie beispielsweise Balsamharz, Kopale, Kohlenwasserstoffharze, und/oder Sikkative, wie beispielsweise Verbindungen der Metalle AI, Li, Ca, Ba, Fe, Mg, Mn, Pb, Zn, Zr, Ce, Sn oder Co oder eine mindestens zwei dieser Verbindungen enthaltende Kombination davon, verwendet werden.
Durch die Vorvernetzung (2) der teilweise flüssigen Komponenten weist das entstandene Zwischenprodukt einen bestimmten Vorvernetzungsgrad und quasi thermoplastische Eigenschaften auf und ist dadurch formbar. Da die Reaktion I, beispielsweise die Umsetzung der ersten vernetzbaren Gruppen A, im wesentlichen vollständig abläuft und eine Aushärtung erfindungsgemäß nur durch Änderung der Reaktionsbedingungen durch Auslösen einer Reaktion II, beispielsweise dem Vernetzen zweiter vernetzbarer Gruppen B, erfolgen kann, ist das formbare Zwischenprodukt überraschenderweise praktisch unbegrenzt lagerfähig. Das teilweise ausgehärtete Material kann nach der Vorvernetzungsstufe (2) zerkleinert werden (granuliert oder gemahlen) und kann beispielsweise in Pulverform gelagert werden.
Der Begriff "formbare Masse" als Zwischenprodukt bedeutet in diesem Zusammenhang sowohl ein nahezu flüssiges Reaktionsprodukt als auch ein hochviskoses Reaktionsprodukt als Bindemittel. Der Vernetzungsgrad der in Schritt (2) erhaltenen vorvernetzten formbaren Masse ist gemäß der vorliegenden Erfindung kleiner als der Vernetzungsgrad des nach dem Aushärten (4) erhalte- nen Polyreaktionsprodukte-enthaltenden Materials in Form eines Flächengebildes.
Der Vernetzungsgrad der formbaren Masse kann durch das Verhältnis der Anzahl an ersten vernetzbaren Gruppen zu der Anzahl an zweiten vernetzbaren Gruppen gesteuert werden, ohne die Gesamtzahl der vernetzenden Gruppen und damit den Vernetzungsgrad des Endprodukts im wesentlichen zu beeinflussen. Ist die relative Anzahl an ersten vernetzbaren Gruppen relativ gering, so wird ein eher niedrig viskose formbare Masse als Zwischenprodukt erhalten. Ist die relative Anzahl an ersten vernetzbaren Gruppen höher, so wird ein Zwischenprodukt einer festeren Konsistenz erhalten, welches beispielsweise als Granulat oder Pulver verarbeitet werden kann. Im Fall der Epoxidierungsprodukte von Carbonsäureestern ungesättigter Fettsäuren kann das Verhältnis von Epoxygruppen zu ungesättigten Doppelbindungen beispielsweise durch den Epoxidierungsgrad oder bei der Vernetzung durch Wasserstoffabstraktion durch die Peroxiddosierung gesteuert werden.
Ferner wird die Konsistenz der in Schritt (2) erhaltenen, formbaren Masse dadurch beeinflußt, ob beispielsweise ein bi- oder trifunktioneller Vernetzer eingesetzt wird. Selbstverständlich hängt die Konsistenz auch von der Art und Menge weiterer eincompoundierter Komponenten, wie beispielsweise den Füllstoffen, ab.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher, daß die in Schritt (2) erhaltene formbare vorvernetzte Masse mittels herkömmlicher Verfahren, wie
Verpressen, Kalandrieren oder Extrudieren, in ein Flächengebilde verarbeitet werden kann.
Das Formen (3) der compoundierten Masse kann vor dem Aushärten (4) oder gleichzeitig mit dem Aushärten (4) durchgeführt werden. Die Formgebung der vorvernetzen Masse kann in den gängigen Verarbeitungsanlagen wie Pressen, Doppelbandpressen, Kalandern, Auma, einer Thermofixanlage oder mittels eines Extruders, beispielsweise mit Breitschlitzdüse, erfolgen. In die erhaltene Material¬ bahn können ferner zur Dessinierung andersfarbige Chips bzw. Granulate eines ansonsten im wesentlichen gleichen Materials eingestreut werden, wonach der
Bahn dann beispielsweise in einem Kalander, Auma, Thermofixanlage, usw. die endgültige Form gegeben werden kann.
Des weiteren kann eine Dessiniermethode eingesetzt werden, worin vor der Aushärtung (4) ein bemustertes bzw. bedrucktes, saugfähiges Material auf die als Flächengebilde geformte Masse aufgebracht wird . Um Spannungen im Flächengebilde zu vermeiden, kann gegebenenfalls auf der Rückseite ein gleichartiges, gegebenenfalls bedrucktes Material als Gegenzug aufgebracht werden. Das saugfähige Material ist vorzugsweise ein Cellulosevlies aus beispielsweise Cellulose-Regeneratfasern mit hoher spezifischer Oberfläche, welches sich durch hohes Saugvermögen, hohe Trocken- und Naßfestigkeit sowie geringen Schrumpf auszeichnet. Die Quadratmetergewichte solcher Cellulosevliese betragen beispielsweise 25 bis 50 g/m2. Beim darauffolgenden Verpressen durchdringt ein Teil des erfindungsgemäßen, noch nicht vollständig vernetzten Binde- mittels das saugfähige Material und bildet nach Aushärtung eine dünne Deckbzw. Nutzschicht, die gegebenenfalls mit den üblichen Verfahren lackiert werden kann, auf der Oberseite des derartig dessinierten Flächengebildes, wobei die Deck- bzw. Nutzschicht das bemusterte bzw. bedi uckte Material vor Abrieb schützt. Ein Vorteil einer solchen, einstufigen Dessiniermethode liegt unter anderem darin, daß ein aus dem vorstehend definierten Material aufgebautes Flächengebilde beliebig bedruckbar ist, was beispielsweise für Flächengebilde aus Linoleum nicht zutrifft.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Zwischenprodukt nach oder gleichzeitig mit dem Formen in einer zweiten Vernetzungsstufe weiter vernetzt und ausgehärtet werden. Das Aushärten (4) kann mittels herkömmlicher Verfahren wie Verpressen beispielsweise über eine Backenpresse, Auma, Doppelband- presse, Kalanderverfahren oder einfaches Durchlassen durch einen Heizkanal oder einer Kombination dieser Verfahren, gegebenenfalls unter Erhöhung der Temperatur, erhalten werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Aushärtung (4) mittels peroxidischer Vernetzung über eine radikalische Wasserstoffabstraktion erfolgen. Bei dieser
Reaktion zerfällt ein zugesetzter radikalischer Initiator unter Bildung von Radikalen. Jedes direkt oder in einer Folgereaktion entstandene Radikal kann dem vorvernetzen Material ein Wasserstoff entziehen und sich dadurch absättigen. Es entsteht zugleich eine Radikalstelle an einem Makromolekül des vorvernetzen Materials. Zwei so gebildete makromolekulare Radikale können sich unter Ausbildung einer neuen C-C-Bindung verknüpfen. Durch mehrmaliges Wiederholen dieses Vorgangs entsteht aus dem vorvernetzen Material das endvernetzte Polyreaktionsprodukte-enthaltende Material. Die Geschwindigkeit dieser Reaktion wird durch den Peroxidzerfall bestimmt. Da eine derartige peroxidische Vernet- zung nicht als Kettenreaktion, sondern stöchiometrisch abläuft, läßt sich der
Grad der Endvernetzung durch die Dosierung des Peroxids steuern. Die erforderliche Zusatzmenge des Peroxids hängt mit dem gewünschten Endeigenschaften des Polyreaktionsprodukte-enthaltenden Materials, dem Peroxidtyp, der Lieferform und der Art und Menge der weiteren Zusatzstoffe ab. Vorzugsweise wer- den 0,05 bis 1 0 Gew.-% Peroxid, insbesondere 0,5 bis 1 0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Bindemittels, verwendet. Bevorzugte Peroxide sind Acylper- oxide, Perketale und Aryl-, Alky- und Aralkylperoxide, bzw. Peroxide, welche Aroyl-, Phenyl-, Alkoxy-, Aralkoxy- und primäre Alkylradikale freisetzen. Be- sonderes bevorzugt sind beispielsweise Dicumylperoxid, tert.-Butylcumylperoxid, Di(2-tert.-butylperoxy-isopropyl)benzol, Di(tert.-butyl)peroxid, 1 , 1 -Di(tert.-butyl- peroxy)-3,3,5-trimethylcyclohexan, 2,5-Bis(tert.-butylperoxy)-2,5-dimethylhexan und 2,5-Bis(tert.-butylperoxy)-2,5-dimethylhexin(3) . Ferner kann die Vernetzung durch Zugabe von Schwefel oder Silicium-Verbindungen alleine oder in Kombination mit den vorstehend aufgeführten Peroxiden erfolgen. Die Induktion der Peroxidzerfallsreaktion kann sowohl thermisch als auch strahlungsinduziert, beispielsweise durch UV-Strahlung, erfolgen. Vorzugsweise wird diese Reaktion thermisch eingeleitet. Wenn die Peroxide bereits in der Mischung enthalten sind, sollte das vorvernetzte Material vor der eigentlichen Vernetzung nicht über eine
Temperatur erhitzt werden, bei der innerhalb der üblichen Reaktionszeit noch keinerlei oder keine wesentliche Vernetzung zu beobachten ist (die sogenannte Scorch-Temperatur) .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform besteht die Aushärtungsreaktion in einer radikalischen Vernetzung der freien Doppelbindungen des teilepoxidierten Carbonsäureesters oder der Doppelbindungen des Vernetzers. Als radikalbildende Initiatoren bzw. Starter für die Aushärtung (4) können insbesondere üblicherweise als radikalische Initiatoren verwendete organische Peroxide oder Azobis- Verbindungen in den üblichen Anwendungsformen eingesetzt werden. Dies sind beispielsweise Hydroperoxide, wie Cumolhydroperoxid und t-Butylhydroperoxid, Peroxyester, wie t-Butylperoxybenzoat, t-Butylperoxy-3,5,5-trimethylhexanoat, t-Butylperoctoat und Dimyristyiperoxydicarbonat, Peroxyketale, wie 1 , 1 -Bis(t-butylperoxy)-3, 3, 5-trimethylcyclohexan und 1 , 1 -Bis(t-butylper- oxy)cyclohexan, Dialkylperazide und Diaralkylperoxide, wie Di-t-amylperoxid,
Dicumylperoxid und 2,5-Bis(t-butylperoxy)-2,5-dimethylhexan und -hexin(3), und Azobisverbindungen, wie 2,2'-Azo-bis(2-acetoxypropan) und 2,2'-Azo-bis(2- methylpropionitril) . Die Initiation der Radikalkettenreaktion kann sowohl thermisch als auch strahlungsinduziert, beispielsweise durch UV-Strahlung, erfolgen.
Vorzugsweise wird der radikalbildende Initiator als Gemisch mit einem Mineralöl mit den anderen Komponenten vermischt. Ein derartiges Mineralöl wirkt als Benetzungsmittel für das Granulat und kann gleichzeitig eine phlegmatisierende Wirkung haben.
Der radikalbildende Initiator kann wahlweise in der Compoundierstufe (1 ) und/oder vor der Vorvernetzung (2) und/oder vor dem Formen des Flächen- gebildes (3) in einer zweiten, optionalen Compoundierstufe mit den übrigen
Komponenten des Materials compoundiert werden, er kann aber auch vor beiden Vernetzungsstufen eincompoundiert werden. Der radikalbildende Initiator, beispielsweise eines der vorgenannten Peroxide, kann auch bereits vor der Formgebung auf die Oberfläche des entsprechenden Materials im wesentlichen oberflächig, z. B. durch Aufsprühen, aufgebracht werden. Gegebenenfalls können Peroxide mit unterschiedlichen Halbwertszeiten und/oder Zersetzungstemperaturen zugegeben werden, so daß beispielsweise eine Zersetzung des im zweiten Vernetzungschritt (4) zur Aushärtung benötigten Peroxids während der ersten Vernetzungsstufe (2) des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht eintritt.
Die Compoundierung ( 1 ) der Komponenten erfolgt vorzugsweise in einem Extruder oder Kneter. Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren gegebenenfalls eine zweite Compoundierstufe, beispielsweise den Zusatz von Peroxid, vor dem Formen des Flächengebildes umfassen.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Flächengebilde sind überraschenderweise im wesentlichen ohne eine weitere Reifung durch den ganzen Querschnitt des Flächengebildes vernetzt, nicht klebrig, flexibel und besitzen eine hohe Biegerückstellkraft, d.h. sie sind nach der Herstellung direkt gebrauchsfähig . So kann durch den Wegfall des Reifungsvorgangs das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich durchgeführt werden.
Gegebenfalls kann das erfindungsgemäße Verfahren noch eine Dessinierstufe des ausgehärteten Flächengebildes, beispielsweise durch das im Stand der Technik bekannte Thermotransferdruckverfahren, umfassen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine formbare, lagerstabile Masse, wie sie durch die Schritte ( 1 ) und (2) des erfindungsgemäßen Verfahrens erhältlich ist. Die Zusammensetzung dieses Zwischenprodukts ist wie vorstehend beschrieben.
Des weiteren betrifft die Erfindung ein aus der erfindungsgemäßen formbaren, lagerstabilen Masse durch Formen und Aushärten erhältliches Flächengebilde.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Flächengebilde werden vorzugsweise als Boden- oder Wandbeläge verwendet. Dabei können die Flächengebilde in homogener Form vorliegen, oder das vorvernetzte Material kann auf einen Träger, wie beispielsweise Glasvlies, Pappe, Jutegewebe oder ein
Träger auf Basis von Jute, wie beispielsweise Mischungen von Jutevlies und Polypropylen-Polyestervlies, aufgebracht werden.
Die vorliegende Erfindung wird durch das nachfolgende Beispiel näher erläutert.
Beispiel
Rezeptur: 41 ,0 Gew. % expoxidiertes natürliches Triglycerid 8,2 Gew.-% saurer Vernetzer 41 ,0 Gew.-% Füllstoffe 8,2 Gew.-% Weißpigment
1 ,6 Gew.-% Peroxid/Mineralölmischung ( 1 :2) Durchführung:
Die festen Stoffe werden zusammen eingewogen und gemischt, parallel dazu wird die Peroxid/Mineralölmischung in das epoxidierte natürliche Triglycerid gegeben und vermischt. Dann vereinigt man die beiden Mischungen und homogenisiert sie innerhalb von 5 min mit einem Labordissolver. Anschließend härtet man in einer ersten Stufe auf einem Meßkneter innerhalb 25 min. bei 1 60°C. Aus der so erhaltenen, noch formbaren Masse werden in einer hydraulischen Zweibackenpresse mit Hilfe eines 1 ,5 mm dicken Metallrahmens mit einer Fläche von 1 69 cm2 und eines Silikon-Trenngewebes gepreßte Platten hergestellt. Dabei beträgt der Stempeldruck der Presse etwa 30 bar, die Temperatur der Backen 200°C und die Vernetzungsdauer 1 5 min. Die so erhaltenen Platten sind durch den ganzen Querschnitt vernetzt, nicht klebrig, flexibel und besitzen eine hohe Biegerückstellkraft.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zur Herstellung eines Fiächengebildes mit einem Polyreaktions- produkte-enthaltenden Material, umfassend die Schritte
( 1 ) Compoundieren eines Epoxidierungsprodukts mindestens eines Carbonsäureesters mit mindestens einem Vernetzer,
(2) Vorvernetzen der im Schritt ( 1 ) erhaltenen Mischung zu einer formbaren Masse,
(3) Formen der in Schritt (2) erhaltenen formbaren Masse in ein Flächengebilde und
(4) Aushärten der formbaren Masse unter Erhalt des Flächengebildes, worin die Vorvernetzungsreaktion in Schritt (2) unterschiedlich zur Aushärtungsreaktion in Schritt (4) ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , worin als Epoxidierungsprodukt ein epoxidierter Carbonsäureester ungesättigter Fettsäuren verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin als Epoxidierungsprodukt epoxidiertes Leinöl, epoxidiertes Sojaöl, epoxidiertes Rizinusöl, epoxidiertes Rapsöl oder Vernoniaöl oder ein Gemisch von mindestens zwei unterschiedlichen Epoxidierungsprodukten davon verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Vorvernetzung im wesentlichen durch Umsetzen der Epoxygruppen des Epoxidierungsprodukts durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin als Vernetzer eine Dioder Polycarbonsäure oder ein Derivat davon oder ein Gemisch, enthaltend mindestens zwei verschiedene Vernetzer, verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, worin als Dicarbonsäure Maleinsäure, Itacon- säure, Fumarsäure, Bernsteinsäure, Methylbernsteinsäure, Äpfelsäure, Phthalsäure, Weinsäure, Citraconsäure oder Furandicarbonsäure oder ein Gemisch mindestens zweier dieser Säuren verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, worin als Polycarbonsäure Citronensäure, Trimellithsäure oder Aconitsäure verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, worin als Derivat einer Dioder Polycarbonsäure ein Anhydrid oder Teilester verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Umsetzung des Epoxidierungsprodukts mit dem Vernetzer thermisch und/oder durch Strahlung bewirkt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, worin die durch Strahlung bewirkte Umsetzung mittels UV-Strahlung in Gegenwart von mindestens einem UV-Initiator und/oder mittels Elektronenstrahlung gegebenenfalls in Gegenwart von mindestens einem UV-Initiator und/oder mittels IR-Strahlung erfolgt.
1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches vor Schritt (3) eine weitere Compoundierstufe umfaßt.
1 2. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin in Schritt (1 ) oder vor Schritt (3) mindestens ein weiterer Zusatzstoff aus der Gruppe, bestehend aus Füllstoffen, Pigmenten, Hydrophobierungsmitteln und Hilfsstoffen, eincompoundiert wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Aushärtung der formbaren Masse mittels peroxidischer Vernetzung über radikalische Wasserstoffabstraktion und/oder durch radikalische Polymerisation ungesättigter Doppelbindungen durchgeführt wird .
14. Verfahren nach Anspruch 1 3, worin die Wasserstoffabstraktion und/oder die radikalische Polymerisation der ungesättigten Doppelbindungen durch radikalbildende Initiatoren, ausgewählt aus organischen Peroxiden oder Azobisverbindungen oder einem Gemisch davon, initiiert wird.
1 5. Verfahren nach Anspruch 14, worin die radikalbildenden Initiatoren im Schritt (1 ) und/oder vor Schritt (2) und/oder vor Schritt (3) ein compoundiert werden.
1 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Vorvernetzen und das Aushärten bei unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt werden.
1 7. Formbare, lagerfähige Masse, erhältlich durch die Schritte (1 ) und (2) des wie in Ansprüchen 1 bis 1 6 definierten Verfahrens.
1 8. Flächengebilde, erhältlich durch das wie in Ansprüchen 1 bis 1 6 definierte Verfahren.
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