DE69708680T2

DE69708680T2 - Unter verwendung eines kontinuierlichen inlinemischverfahrens hergestellte gefüllte reaktive polyurethanteppichrückenformulierungen

Info

Publication number: DE69708680T2
Application number: DE69708680T
Authority: DE
Inventors: C. Jenkines; K. Jennings; Wayne Mobley
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1996-12-10
Filing date: 1997-11-06
Publication date: 2002-08-01
Anticipated expiration: 2017-11-07
Also published as: ES2163802T3; EP0944660B1; WO1998025983A2; JP2001505837A; US5908701A; BR9713056A; US6040381A; WO1998025983A3; NZ335375A; AU723191B2; AU5439498A; CA2270630A1; DE69708680D1; EP0944660A2

Description

HERSTELLUNG VON GEFÜLLTEN REAKTIVEN POLYURETHANTEPPICH- RÜCKENFORMULIERUNGEN UNTER VERWENDUNG EINES KONTINUIERLICHEN INLINE-MISCHVERFAHRENS
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Gegenstände mit Polymerrücken. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf Gegenstände mit Polyurethanrücken, Gegenstände mit Latexrücken und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Gegenstände, welche hieran gebundene Polyurethanschaumschichten besitzen, sind wohlbekannt. Beispielsweise sind Teppiche und andere Substrate, welche hieran befestigte Polyurethanschaumschichten als Rücken aufweisen, in den US- Patenten Nr. 3 755 212, 3 821 130, 3 862 879, 4 022 S41, 4 171 395, 4 278 482, 4 286 003, 4 296 159, 4 405 393, 4 483 894, 4 512 831, 4 515 646, 4 595 436, 4 611 044, 4 657 790, 4 696 849, 4 853 054, 4 853 280 und 5 104 693 beschrieben. Typischerweise wird ein Füllstoffmaterial benutzt, um eine Polyurethanformulierung für Teppichrücken herzustellen. Der Füllstoff kann einen Teil des zur Herstellung eines Gegenstandes mit Polyurethanrücken erforderlichen Polymeren ersetzen, während ein großes Volumen in dem Gegenstand beibehalten wird. Dies kann die Produktionskosten des Gegenstandes herabsetzen, da typischerweise als Füllstoffe verwendete Materialien weniger kostspielig sind als das Polymermaterial, das hierdurch ersetzt wird.
Die Kostenreduzierung kann ein Anreiz zur Erhöhung des Volumens von Füllstoffmaterial, das in eine Polymerformulierung eingebaut wird, sein. Die Menge von Füllstoff kann jedoch durch Verfahrensparameter, welche in negativer Weise durch eine hohe Beladung an Füllstoff beeinträchtigt werden, begrenzt sein. Beispielsweise kann die Viskosität einer Polyolmischung, welche eine hohe Konzentration an Füllstoff einschließt, so erhöht werden, daß der Transport der Polyolmischung durch eine Verarbeitungslinie schwierig oder unmöglich werden kann. Die Schwierigkeit kann durch Inkontaktbringen der Polyolmischung mit einem Polyisocyanat verstärkt werden. Versuche zum Anliefern der resultierenden reaktiven Mischung zu einer Teppichoberfläche kann ein Verstopfen der Leitung ergeben. Hohe Viskosität behindert ebenfalls die Fähigkeit, die resultierende reaktive Mischung innerhalb eines texturierten Textilmaterials richtig anzubringen. Weiterhin kann hohe Viskosität in einer polyurethanbildenden Mischung Fehler, wie Gele, in einem auf ein Teppichsubstrat aufgetragenen Schaum produzieren.
Nicht-reaktive Lösungsmittel oder Verdünnungsmittel können zur Erniedrigung der Viskosität von Polyolmischungen mit hohem Füllstoffgehalt brauchbar sein. Die Verwendung solcher Verdünnungsmittel ist bekannt. Jedoch ist die Verwendung eines nicht-reaktiven Verdünnungsmittels nicht ohne Probleme. Die Zugabe eines nicht-reaktiven Verdünnungsmittels zur Erniedrigung der Viskosität einer Polyolmischung mit hohem Füllstoffgehalt kann zusätzliche Verfahrensstufen ergeben, um das Verdünnungsmittel aus dem Endprodukt zu entfernen. Zusätzliche Verfahrensstufen oder -ausrüstung kann erforderlich sein, um Emissionen von flüchtigem Lösungsmittel aufzufangen, benutztes Verdünnungsmittel wiederzugewinnen oder zu recyceln oder in anderer Weise verwendetes Verdünnungsmittel zu beseitigen. Zusätzlich ergeben sich extra Kosten, welche mit der Versorgung mit Verdünnungsmittel verbunden sind. Diese zusätzlichen Maßnahmen können bei einem Produktionsverfahren Kosten hinzufügen und den Zweck einer Kosteneinsparungsmaßnahme aufheben.
Es wäre auf dem Fachgebiet der Herstellung von Gegenständen mit Polyurethanrücken wünschenswert, die Beladung mit Füllstoff in einer Polyurethanformulierung zu erhöhen ohne für das Verfahren der Herstellung eines Polyurethanüberzuges oder der physikalischen Eigenschaften eines Gegenstandes mit Polyurethanrücken schädlich zu sein. Ebenfalls wäre es wünschenswert, eine polyurethanbildende Zusammensetzung mit hohem Füllstoffgehalt zu der Oberfläche eines Teppichs oder eines Textilsubstrates anzuliefern, ohne daß ein nicht-reakties Verdünnungsmittel eingegeben wird. Schließlich wäre es auf dem Gebiet der Herstellung von Gegenständen mit Polyurethanrücken wünschenswert, ein Verfahren anzuwenden, bei welchem ein Isocyanat als reaktives Verdünnungsmittel verwendet werden kann, um eine polyurethanbildende Mischung, welche ein isocyanatreaktives Material enthält, zu der Oberfläche eines Teppichs oder Textilsubstrates in einem kontinuierlichen Verfahren anzuliefern.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer polyurethanbildenden reaktiven Mischung, welche zur Herstellung eines Gegenstandes mit Polyurethanrücken brauchbar ist, umfassend:
gleichzeitiges Dosieren
(a) eines isocyanatreaktiven Materials:
(b) eines Polyisocyanates; und
(c) eines Füllstoffes
zu einer Einrichtung zum Mischen von (a), (b) und (c), wodurch eine polyurethanbildende, reaktive Mischung gebildet wird, wobei die Einrichtung zum Mischen von (a), (b) und (c) ein Mischer mit niedriger Scherung oder ohne Scherung ist.
Bei einer anderen Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes mit Polyurethanrücken, umfassend die Stufen:
(i) gleichzeitiges Dosieren:
(a) eines isocyanatreaktiven Materials;
(b) eines Polyisocyanates; und
(c) eines Füllstoffes
zu einer Einrichtung zum Mischen von (a), (b) und (c), wodurch eine polyurethanbildende, reaktive Mischung gebildet wird, wobei die Einrichtung zum Mischen von (a), (b) und (c) ein Mischer mit niedriger Scherung oder ohne Scherung ist;
(ii) Anliefern der reaktiven Mischung von Stufe (i) zu einer Pumpe;
(iii) Pumpen der reaktiven Mischung zu einer zweiten Mischeinrichtung;
(iv) Mischen der reaktiven Mischung mit einem Polyurethankatalysator und wahlweisen Komponenten zur Bildung einer polyurethanbildenden Zusammensetzung;
(v) Liefern der polyurethanbildenden Zusammensetzung zur Bildung einer Beschichtung auf einer Oberfläche eines Substrates; und
(vi) Aushärten der polyurethanbildenden Zusammensetzung auf der Oberfläche des Substrates.
Bei einer noch anderen Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung ein kontinuierliches Mischverfahren, brauchbar zur Herstellung eines Gegenstandes, welcher eine gefüllte Polymerrückschicht aufweist, umfassend die Stufen von:
(i) gleichzeitiges Dosieren
(a) einer wässrigen Polymerdispersion; und
(b) eines Füllstoffes
zu einer Einrichtung zum Mischen von (a) und (b) unter Bildung einer wässrigen Polymer/Füllstoffdispersion, wobei die Einrichtung zum Mischen von (a) und (b) ein Mischer mit niedriger Scherung oder ohne Scherung ist;
(ii) Anliefern der wässrigen Dispersion von Stufe (i) zu einer Pumpe;
(iii) Pumpen der Polymerdispersion zur Bildung einer Beschichtung auf einer Oberfläche eines Substrates.
Die vorliegende Erfindung hat mehrere Vorteile. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung: (I) die Kosten zur Herstellung von Gegenständen mit daran gebundenen Polymerpolstern reduzieren; (2) das Erfordernis für zusätzlichen Lagerraum zum Lagern von Mischungen von Polyol und Füllstoff zur Herstellung von Gegenständen mit Polyurethanrücken ausschalten und (3) einem Hersteller für Teppiche oder Textilmaterialien Flexibilität hinsichtlich der Menge und Identität von in einen speziellen Teppich- oder Textilrücken eingebauten Füllstoff liefern.
Bei einer Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer polyurethanbildenden reaktiven Mischung mit hohem Füllstoffgehalt. Die polyurethanbildende reaktive Mischung der vorliegenden Erfindung umfaßt: ein isocyanatreaktives Material, beispielsweise ein Polyol, wie hier beschrieben; ein Polyisocyanat, einen Füllstoff und, wahlweise, ein Füllstoffbenetzungsmittel. Wie hier verwendet, können die Ausdrücke "Isocyanat" und "Polyisocyanat" austauschbar benutzt werden. Der Ausdruck "mit hohem Füllstoffgehalt", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf eine Mischung, welche wenigstens 300 Teile Füllstoff pro 100 Teile isocyanatreaktives Material hat. Es kann schwierig sein, Mischungen mit hohem Füllstoffgehalt in einem Verfahren zur Herstellung von Gegenständen mit Polyurethanrücken zu transferieren. Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird ein Polyisocyanat als reaktives Verdünnungsmittel verwendet, um den Transfer einer polyurethanbildenden reaktiven Mischung ohne vorzeitigen Viskositätsanstieg in der Mischung zu erleichtern.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfaßt das Mischen von wenigstens drei getrennten Strömungen zur Bildung einer einzigen reaktiven Strömung, welche zur Herstellung eines Polyurethanschaums verwendet werden kann. Die erste Strömung (S1) schließt ein isocyanatreaktives Material ein wie beispielsweise eine aktiven Wasserstoff enthaltende Verbindung. Aktiven Wasserstoff enthaltende Verbindungen sind Verbindungen, welche eine Funktionalität von aktivem Wasserstoff enthalten, worin wenigstens ein Wasserstoffatom an ein elektronegatives Atom, wie Schwefel, Stickstoff oder Sauerstoff, gebunden ist. Hier beschriebene aktiven Wasserstoff enthaltende Verbindungen können eine beliebige Kombination von Hydroxyl-, Amino- und Mercaptylfunktionalität zusätzlich zu anderen aktiven Wasserstoffgruppen enthalten, und sie können mit Isocyanatgruppen zur Bildung einer polyurethanbildenden reaktiven Mischung, die zur Herstellung von Teppichrücken brauchbar ist, unter zur Durchführung der Reaktion geeigneten Bedingungen umgesetzt werden. Isocyanatreaktive Verbindungen, welche zur Durchführung der vorliegenden Erfindung brauchbar sind, sind dem Fachmann auf dem Gebiet zur Herstellung von Teppichen mit Polyurethanrücken wohlbekannt, und sie sind für die vorliegende Erfindung nicht einzigartig.
Ein Polyol ist ein Beispiel einer isocyanatreaktiven Verbindung der vorliegenden Erfindung. Ein Polyol der vorliegenden Erfindung kann ein Durchschnittsäquivalentgewicht von 500 bis 5000, bevorzugt von 750 bis 2500 und mehr bevorzugt von 750 bis 2000 haben. Das Durchschnittsäquivalentgewicht einer Verbindung kann durch Division des Durchschnittsmolekulargewichtes der Verbindung durch die Funktionalität der Verbindung bestimmt werden. Obwohl ein breiter Bereich von Materialien verwendet werden kann, sind Polyetherpolyole wegen ihrer Leistungsfähigkeit und breiten Verfügbarkeit bevorzugt. Polymere von Propylenoxid, welche wenigstens partiell endgekappt sind, mit Ethylenoxid sind besonders bevorzugt.
Eine polyurethanbildende reaktive Mischung der vorliegenden Erfindung schließt ebenfalls ein Polyisocyanatmaterial ein, die als zweite Strömung (S2) zugeführt wird. Die Identität eines in der vorliegenden Erfindung eingesetzten Polyisocyanates ist nicht kritisch. Das Polyisocyanat kann aliphatisch oder aromatisch sein. Aromatische Polyisocyanate, welche für die Verwendung hierin geeignet sind, schließen beispielsweise ein: Phenyldiisocyanat, 2,4-Toluoldiisocyanat, 2,6-Toluoldiisocyanat, Ditoluoldiisocyanat, Naphthalin-1,4- diisocyanat, Naphthalin-2,4'-diisocyanat oder eine Kombination hiervon, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat (MDI), Polymethylen-polyphenylenpolyisocyanate (polymeres MDI), vergleichbare Verbindungen und Mischungen hiervon. Geeignete aliphatische Polyisocyanate schließen beispielsweise ein: 1,6-Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, 1,4-Cyclohexyldiisocyanat, vergleichbare Verbindungen und Mischungen hiervon. Prepolymere, hergestellt durch Umsetzung eines Polyols oder Kettenverlängerer mit einem Polyisocyanat, sind ebenfalls geeignet.
Ein Polyisocyanat kann in einer geeigneten Menge eingesetzt werden, um eine polyurethanbildende Zusammensetzung mit einem Isocyanatindex von 85 bis 130 zu bilden. Der Isocyanatindex kann durch Multiplizieren des Verhältnisses von Isocyanatäquivalenten zu Äquivalenten von aktivem Wasserstoff mit 100 berechnet werden. Bevorzugt liegt der Isocyanatindex in dem Bereich von 85 bis 115.
Die vorliegende Erfindung schließt ein Füllstoffmaterial ein, das als eine dritte Strömung (S3) zugegeben wird. Bei der Praxis der vorliegenden Erfindung wird S3 typischerweise als eine Trockenströmung zugegeben. Das Füllstoffmaterial kann ein konventioneller Füllstoff wie beispielsweise zermahlenes Glas, Calciumcarbonat, Aluminiumtrihydrat (ATH), Talk, Bentonit, Antimontrioxid, Kaolin sein. Das Füllstoffmaterial kann ebenfalls recyceltes Abfallmaterial aus einem Teppichherstellungsverfahren sein. Beispielsweise kann recyceltes Abfallmaterial einschließen: faserartige Materialien wie Zupffasern (lint) aus einem Textilscherprozeß und Polymerabfall, welcher auf eine Teilchengröße von weniger als 2 mm gemahlen ist, einschließlich Gummi von Reifen und Polyurethan von Teppichunterlagen. Der Füllstoff kann Flugasche oder ein beliebiger Füllstoff oder Mischung von Füllstoffen sein, die auf dem Gebiet zur Herstellung von gefüllten Polymeren bekanntermaßen brauchbar sind. Eine beliebige Menge von Füllstoff kann bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden, mit dem Vorbehalt, daß die Viskosität der reaktiven Mischung nicht zu hoch werden kann, um den Transfer der Mischung durch das Verfahren zu erlauben, oder des Ergebnisses in mangelhaften Polyurethanbeschichtungen oder des Ergebnisses des Erhalts von Gegenständen mit schlechter Qualität. Die zu verwendende Füllstoffkonzentration kann durch verschiedene Faktoren bestimmt werden, einschließlich des Endanwendungszweckes des Gegenstandes, den Kosten der Herstellung des Gegenstandes oder des Einflusses des Füllstoffes auf Farbe, Textur oder andere physikalische Eigenschaften des Gegenstandes.
Die anzuwendende Füllstoffmenge kann ebenfalls von Verfahrensparametern abhängen. Typische Füllstoffe, die zu mehr als 250 Teilen pro 100 Teile von isocyanatreaktiven Material eingegeben werden, können Probleme bei einem Verfahren zur Herstellung eines Teppichpolyurethanrückens hervorrufen. Beispielsweise können Füllstoffe einen nicht annehmbaren Viskositätsanstieg in einer polyurethanbildenden Zusammensetzung bewirken, wenn sie mit einer Konzentration von größer als 250 Teilen eingegeben werden. In der vorliegenden Erfindung kann Füllstoff mit Konzentrationen größer als 300 Teile Füllstoff pro 100 Teile eines isocyanatreaktiven Materials zur Herstellung eines Polyurethans mit hohem Füllstoffgehalt eingegeben werden. Zur Herstellung eines Polyurethans mit hohem Füllstoffgehalt ist der Füllstoff bevorzugt mit einer Konzentration von 300 bis 1000 Teilen Füllstoff pro 100 Teile isocyanatreaktivem Material vorhanden. Mehr bevorzugt wird der Füllstoff bei einer Konzentration von 300 bis 900 Teilen pro 100 Teile eingegeben. Am meisten bevorzugt wird der Füllstoff bei einer Konzentration von 300 bis 800 Teilen pro 100 Teile isocyanatreaktivem Material beladen.
Die vorliegende Erfindung schließt wahlweise ein Füllstoffbenetzungsmittel ein. Ein Benetzungsmittel ergibt allgemein die Funktion der Verträglichmachung des Füllstoffs mit den anderen Komponenten einer polyurethanbildenden Zusammensetzung. Ein Benetzungsmittel kann bei der Herstellung einer Polyurethanmischung mit hohem Füllstoffgehalt besonders nützlich sein. Brauchbare Füllstoffbenetzungsmittel können ethoxylierte Phosphatester in einem organischen Träger einschließen. Beispiele von geeigneten Benetzungsmitteln schließen ein: Maphos* 56 (Markenbezeichnung von PPG/Mazer Chemicals), Pegafx* 410 (Markenbezeichnung von Borgwarner Chemicals) und Code 5027® ( Markenbezeichnung von Fibro Chem, Inc.). Organosilanverbindungen und Organotitanatverbindungen sind ebenfalls geeignet. Bei der Verwendung kann ein Benetzungsmittel in eine polyurethanbildende Mischung der vorliegenden Erfindung bei einer Konzentration von wenigstens etwa 0,5 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile Füllstoff eingegeben werden. Bevorzugt wird das Füllstoffbenetzungsmittel bei einer Konzentration von 0,5 bis 1,5 Teilen pro 100 Teile Füllstoff, mehr bevorzugt von 0,75 bis 1,25 Teilen pro 100 Teile Füllstoff eingegeben. Das Benetzungsmittel kann sowohl in S1 oder S2 eingegeben werden. Das Benetzungsmittel kann alternativ zu beiden Strömungen, als eine getrennte Strömung oder nach Erhalt der Mischung in einer nachfolgenden Stufe zugegeben werden.
Die vorliegende Erfindung ist ein Verfahren, bei welchem S1, S2 und S3 kombiniert werden, um eine einzelne reaktive Strömung (RS) zu bilden, welche zur Herstellung eines Polyurethanteppichrückens brauchbar ist. Ein Mischer, welcher für die Praxis der vorliegenden Erfindung geeignet ist, ist ein Mischer vom Typ mit niedriger Scherung, in welchem das Mischen einen thermischen Anstieg von weniger als 40ºF ergibt. Bevorzugt ist der beobachtete thermische Anstieg weniger als 35ºF, mehr bevorzugt weniger als 30ºF. Wie hier verwendet, ist thermischer Anstieg die Differenz zwischen der Temperatur von (1) S1, S2 und S3, gemessen vor dem Mischen, und (2) RS unmittelbar nach dem Mischen. Ein thermischer Anstieg außerhalb dieses Bereiches kann eine signifikante Viskositätszunahme in der Mischung als Folge von durch Hitze katalysierter Beschleunigung der Polyurethanbildungsreaktion ergeben. Für die Praxis der vorliegenden Erfindung geeignete Mischer sind bekannt und kommerziell erhältlich. Geeignete Mischer mit niedriger Scherung können von Bepex Corp., Oakes Corp., und Krupp Industrietechnik erhalten werden. Ein Mischer ohne Scherung kann für die Praxis der vorliegenden Erfindung geeignet sein. Eine geeignete mechanische Mischvorrichtung ohne Scherung ist im US-Patent Nr. 5 480 589 beschrieben.
Bei einer anderen Ausführungsform kann eine Einrichtung zum Kühlen der reaktiven Mischung vorgesehen werden, so daß ein thermischer Anstieg von weniger als 40ºF beobachtet wird. Beispielsweise kann ein Mischer, der mit einem die Mischkammer kontaktierenden Kühlbehälter ausgerüstet ist, zum Abkühlen von RS, sobald es erhalten wird, verwendet werden. Alternativ kann RS in einer temperaturgesteuerten Leitung gekühlt werden, um eine gewünschte Temperatur in der reaktiven Mischung, wenn sie aus dem Mischer austritt, beizubehalten.
Die reaktive Mischung der vorliegenden Erfindung kann wahlweise in einer nachfolgenden Stufe mit anderen Materialien kombiniert werden, um eine polyurethanbildende Zusammensetzung zu erhalten, welche zur Herstellung von Polyurethanteppichrücken brauchbar ist. Beispielsweise kann RS mit einem Katalysator, einem Füllstoffbenetzungsmittel, einem Kettenverlängerer, einem Tensid, einem Blähmittel, einem flammhemmenden Mittel, Pigmenten, antistatischen Mitteln, verstärkenden Fasern, Antioxidantien, Konservierungsstoffen, Wasser abfangenden Mitteln, Säure abfangenden Mitteln kombiniert werden. Katalysatoren, welche bei der Herstellung von Polyurethanteppichrücken brauchbar sind, sind bekannt. Geeignete Katalysatoren schließen tertiäre Amine und organometallische Verbindungen, vergleichbare Verbindungen und Mischungen hiervon ein. Beispielsweise schließen geeignete Katalysatoren ein: Di-n-butylzinn-bis-(mercaptoessigsäureisooctylester), Dimethylzinndilaurat, Dibutylzinndilaurat, Dibutylzinnsulfid, Zinn(II)-octoat, Bleioctoat, Eisen(III)-acetylacetonat, Wismutcarboxylate, Triethylendiamin, N-Methylmorpholin, vergleichbare Verbindungen und Mischungen hiervon. Beispiele von geeigneten Blähmitteln schließen ein: Gase wie Luft, kohlendioxid, Stickstoff, Argon, Helium; Flüssigkeiten wie Wasser, flüchtige halogenierte Alkane wie die verschiedenen Chlorfluormethane und Chlorfluorethane, Azo-Blähmittel wie Azobis- (formamid). Bevorzugt bei der Praxis der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines Gases als ein Blähmittel. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Luft als Blähmittel.
Bei der Herstellung von Teppichen mit Polyurethanrücken gemäß dieser Erfindung werden die einzelnen Komponenten der polyurethanbildenden Zusammensetzung gemischt und als eine Schicht mit bevorzugt gleichförmiger Dicke auf eine Oberfläche des Teppichsubstrates aufgebracht. Als eine zweite Mischeinrichtung sind konventionelle Mischer zur Kombination von RS mit wahlweisen Komponenten zur Bildung einer polyurethanbildenden Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung geeignet. Eine polyurethanbildende Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise unter Verwendung einer Ausrüstung wie eines Oakes- oder Firestone-Schäumers erhalten werden.
Zur Herstellung eines Teppichs, welcher einen polyurethangebundenen Polsterrücken besitzt, kann eine polyurethanbildende Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung auf einer Oberfläche eines Teppichsubstrates aufgebracht und bis zu einem von Klebrigkeit freien Zustand ausgehärtet werden. Typischerweise wird die polyurethanbildende Zusammensetzung auf den Rückeneinstich eines getufteten Teppichsubstrates aufgetragen. Die polyurethanbildende Zusammensetzung wird typischerweise auf das Teppichsubstrat aufgetragen, bevor irgendein wesentliches Aushärten auftritt, wobei Ausrüstung wie Rakel, Luftrakel oder Extruder verwendet wird, um die Schicht aufzutragen und ihre Dicke festzulegen. Alternativ kann die polyurethanbildende Zusammensetzung zu einer Schicht auf einem sich bewegenden Band oder einer anderen geeigneten Vorrichtung ausgebildet und partiell gehärtet werden, dann mit dem Teppichsubstrat unter Verwendung einer Ausrüstung wie eines Doppelbahnlaminators (auch bekannt als Doppelbandlaminator) oder einer bewegenden Bahn mit einem aufgebrachten Schaumpolster vereinigt werden. Die verwendete Menge von polyurethanbildender Zusammensetzung kann breit variieren, von 5 bis 500 Unzen pro Quadratyard, in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Textilmaterials. Nachdem die Schicht aufgebracht und auf ihre Dicke gebracht ist, wird die Schicht unter Verwendung von Wärme aus einer beliebigen geeigneten Wärmequelle wie einem Infrarotofen, einem Umluftdfen oder Heizplatten ausgehärtet. Eine Temperatur von 100ºC bis 170ºC und eine Zeit von 1 Minute bis 60 Minuten sind für das Aushärten ds Polyurethans geeignet.
Ein Teppich mit Polyurethanrücken kann eine Vorbeschichtung und eine Laminatbeschichtung einschließen, welche auf die Rückseite des Teppichsubstrates aufgebracht wurden. Zusätzlich kann ein Rückseitenteppich wahlweise ein hieran befestigtes Schaumpolster einschließen, das auf ein Teppichsubstrat aufgebracht ist. Im allgemeinen werden Teppiche, welche hieran gebundene Polster aufweisen, durch Tuften oder Weben von Garn in eine primäre Unterlage, Auftragen einer Klebstoffvorbeschichtung auf die primäre Unterlage zum Binden des getufteten Materials in der Unterlage und dann Auftrag eines Polyurethanschaumpolsters hergestellt. Die Verwendung von beliebigen Polyurethanbeschichtungen kann wahlweise bei der Praxis der vorliegenden Erfindung erfolgen, so lange wenigstens eine Schicht von Polyurethan auf ein Teppichsubstrat aufgebracht wird. Beispielsweise kann der Auftrag einer separaten Polyurethanvorbeschichtung durch Auftrag einer ausreichenden Menge von Laminatbeschichtung ausgeschaltet werden, so daß die Laminatbeschichtung in das Teppichgewebe aufgesaugt wird und die Funktion von sowohl einer Vorbeschichtung als auch einer Laminatbeschichtung erfüllt. In ähnlicher Weise kann eine Polyurethanschaumbeschichtung in einer ausreichenden Menge aufgebracht werden, um den separaten Auftrag einer Polyurethanvorbeschichtung oder einer Kombination hiervon mit Laminatbeschichtung auszuschalten.
Eine polyurethanbildende Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann zum Beschichten einer Vielzahl von Substraten verwendet werden. Beispielsweise kann die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um Textilien zu beschichten wie: nahtlosen Webteppich, Teppichfliesen, Teppiche für Kraftfahrzeuge, Textilmaterailien für Kfz- Auskleidungen, Verkleidungen und Kofferauskleidungen, Spieloberflächen aus synthetischem Material, Tennisballabdeckungen, Dekorationstextilien, Textilmaterialien zum Abdecken von Wänden, gewebte und nichtgewebte leichte grobgewebte Stoffe.
Bei einer anderen Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer gefüllten Polymerzusammensetzung, welche zur Herstellung von Gegenständen mit Polymerrücken brauchbar ist. Eine gefüllte Polymerzusammensetzung kann gemäß demselben Verfahren hergestellt werden, wie es zur Herstellung einer polyurethanbildenden Zusammensetzung verwendet wurde, mit der Ausnahme, daß anstelle von S1 und S2 eine wässrige Polymerdispersion (APD) mit S3 kombiniert werden kann, um eine wässrige Polymer/Füllstoffdispersion (PFD) zu erhalten. Wässrige Polymerdispersionen, welche zur Verwendung bei der Praxis der vorliegenden Erfindung brauchbar sind, sind für die vorliegende Erfindung nicht einzigartig, und sie sind auf dem Fachgebiet der Herstellung von Polymeremulsionen auf Wasserbasis bekannt. Wässrige Polymerdispersionen, welche zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, können Wasseremulsionen sein von beispielsweise: Styrol-Butadiencopolymeren (SB Latex), Ethylen- Vinylacetatcopolymere (EVA Latex) und Styrol-Vinylidenchlorid-Butadientripolymere (SVB Latex). Eine wässrige Polymerdispersion, wie sie hier verwendet wird, kann nach einem beliebigen auf dem Fachgebiet der Herstellung von wässrigen Polymerdispersionen bekannten Verfahren hergestellt werden. Solche Methoden sind beispielsweise im US-Patent Nr. 3 962 170 beschrieben.
Eine PFD der vorliegenden Erfindung kann verwendet werden, um eine Vielzahl von Substraten zu beschichten. Eine PFD kann in derselben Weise wie polyurethanbildende Formulierungen bei den zuvor beschriebenen Anwendungen eingesetzt werden. Beispielsweise kann eine PFD der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um Textilien zu beschichten wie: nahtlosen Webteppich, Teppichfliesen, Teppiche für Kraftfahrzeuge, Textilmaterailien für Kfz-Auskleidungen, Verkleidungen und Eisenbahnwaggons, Spieloberflächen aus synthetischem Material, Tennisballabdeckungen, Dekorationstextilien, Textilmaterialien zum Abdecken von Wänden, gewebte und nichtgewebte leichte grobgewebte Stoffe.

BEISPIELE

Das folgende Beispiel soll die vorliegende Erfindung erläutern. Dieses Beispiel soll den Umfang der Ansprüche der vorliegenden Erfindung nicht beschränken und sollte nicht zu diesem Zweck interpretiert werden.

BEISPIEL 1

In einen bei 480 Upm arbeitenden Extrudermischer, Hosokawa Bepex Modell EM-6 Extrud-0-Mix, wurden eindosiert: 402,8 g/min einer Mischung einer 85/15 Gew.-% Mischung von Voranol® 9120 Polyol (®Markenname von the Dow Chemical Co.) und Dipropylenglycol; 229,6 g/min Isocyanat Isonate 7594; 16,1 g/min Code 5027® (®Markenname von Fibro Chem, Inc.) und 1619,4 g/min WF75 (CaCO&sub3;-Füllstoff, erhältlich von Georgia Marble Co.). Die Komponenten wurden in dem Extrud-0-Mix zur Bildung einer reaktiven Mischung vermischt. Die reaktive Mischung verließ den Mischer in ein Aufnahmegefäß für eine Pumpe Roper model, welche das Material zu einem statischen Mischer Kenics lieferte, wo eine 10 Gew.-%ige Katalysatorlösung von Fomrez ( Markenname von Witco Chemical Co.) und Polyol, Voranol® 9287 (®Markenname von the Dow Chemical Co.) mit einer Rate von 0,9 g/min zugegeben wurden. Die katalysierte polyuretanbildende Zusammensetzung wurde dann auf die Rückseite eines Schlingenteppichs Struktur II (erhältlich von Shaw Industries) aufgebracht und in einem Ofen für 8 Minuten bei 149ºC ausgehärtet. Die Ergebnisse des Tests des Teppichs waren: Beschichtungsgewicht - 1349 g/m²; Tuftbindung - 8,7 kg; Kantenkräuselung - 0,6 cm; Kantenausfransung - 1,27 kg und Lochstanze - 13,3 kg.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer polyurethanbildenden reaktiven Mischung, welche zur Herstellung eines Gegenstandes mit Polyurethanrücken brauchbar ist, umfassend:

gleichzeitiges Dosieren

(a) eines isocyanatreaktiven Materials;

(b) eines Polyisocyanates; und

(c) eines Füllstoffes

zu einer Einrichtung zum Mischen von (a), (b) und (c), wobei die Einrichtung zum Mischen von (a), (b) und (c) ein Mischer mit niedriger Scherung oder ohne Scherung ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem ein thermischer Anstieg von weniger als 40ºF (22, 2ºC) beobachtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem ein thermischer Anstieg von weniger als 35ºF (19, 4ºC) beobachtet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem ein thermischer Anstieg von weniger als 30ºF (16, 7ºC) beobachtet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Füllstoff in einer Konzentration von wenigstens 300 Teilen pro 100 Teile von isocyanatreaktivem Material vorhanden ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem der Füllstoff in einer Konzentration von 300 bis 1000 Teilen pro 100 Teile von isocyanatreaktivem Material vorhanden ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem der Füllstoff in einer Konzentration von 300 bis 900 Teilen pro 100 Teile von isocyanatreaktivem Material vorhanden ist.

8. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem ein Benetzungsmittel für Füllstoff in die reaktive Mischung eingeschlossen ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Füllstoff recycelte Teppichabfallmaterialien einschließt.

10. Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes mit Polyurethanrücken umfassend:

(i) gleichzeitiges Dosieren:

(a) eines isocyanatreaktiven Materials;

(b) eines Polyisocyanates; und

(c) eines Füllstoffes

zu einer Einrichtung zum Mischen von (a), (b) und (c), wodurch eine polyurethanbildende, reaktive Mischung gebildet wird, wobei die Einrichtung zum Mischen von (a), (b) und

(c) ein Mischer mit niedriger Scherung oder ohne Scherung ist;

(ii) Anliefern der reaktiven Mischung von Stufe (i) zu einer Pumpe;

(iii) Pumpen der reaktiven Mischung zu einer zweiten Mischeinrichtung;

(iv) Mischen der reaktiven Mischung mit einem Polyurethankatalysator und wahlweisen Komponenten zur Bildung einer polyurethanbildenden Zusammensetzung;

(v) Liefern der polyurethanbildenden Zusammensetzung zur Bildung einer Beschichtung auf einer Oberfläche eines Substrates; und

(vi) Aushärten der polyurethanbildenden Zusammensetzung auf der Oberfläche des Substrates.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem ein thermischer Anstieg von weniger als 40ºF (22, 2ºC) beobachtet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem ein thermischer Anstieg von weniger als 35ºF (19, 4ºC) beobachtet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem ein thermischer Anstieg von weniger als 30ºF (16, 7ºC) beobachtet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem der Füllstoff in einer Konzentration von wenigstens 300 Teilen pro 100 Teile von isocyanatreaktivem Material vorhanden ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, bei welchem der Füllstoff in einer Konzentration von 300 bis 1000 Teilen pro 100 Teile von isocyanatreaktivem Material vorhanden ist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, bei welchem der Füllstoff in einer Konzentration von 300 bis 900 Teilen pro 100 Teile von isocyanatreaktivem Material vorhanden ist.

17. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem der Füllstoff recycelte Teppichabfallmaterialien einschließt.

18. Verfahren nach Anspruch 14, bei welchem ein Benetzungsmittel für Füllstoff in die reaktive Mischung eingeschlossen ist.

19. Kontinuierliches Mischverfahren, brauchbar zur Herstellung eines Gegenstandes, welcher eine gefüllte Polymerrückschicht aufweist, umfassend die Stufen:

(i) gleichzeitiges Dosieren:

(a) einer wässrigen Polymerdispersion; und

(b) eines Füllstoffes

zu einer Einrichtung zum Mischen von (a) und (b) unter Bildung einer wässrigen Polymer/Füllstoffdispersion, wobei die Einrichtung zum Mischen von (a) und (b) ein Mischer mit niedriger Scherung oder ohne Scherung ist;

(ii) Anliefern der wässrigen Dispersion von Stufe (i) zu einer Pumpe;

(iii) Pumpen der Polymerdispersion zum Beschichten einer Oberfläche eines Substrates.

20 Verfahren nach Anspruch 19, bei welchem die wässrige Polymerdispersion ein Latex, ausgewählt aus der aus SB-Latex, EVA-Latex und SVB-Latex bestehenden Gruppe, ist.