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DE3743297A1 - Verfahren zur herstellung von mehrfarbig strukturierten, homogenen kunststoffbahnen oder -platten - Google Patents

Verfahren zur herstellung von mehrfarbig strukturierten, homogenen kunststoffbahnen oder -platten

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Publication number
DE3743297A1
DE3743297A1 DE19873743297 DE3743297A DE3743297A1 DE 3743297 A1 DE3743297 A1 DE 3743297A1 DE 19873743297 DE19873743297 DE 19873743297 DE 3743297 A DE3743297 A DE 3743297A DE 3743297 A1 DE3743297 A1 DE 3743297A1
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DE
Germany
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marbled
granules
binder
mixed
vinyl acetate
Prior art date
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Ceased
Application number
DE19873743297
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English (en)
Inventor
Manfred Dipl Chem Dr Simon
Alexander Hoever
Josef Becker
Herbert Schulte
Richard Dipl Phys Dr Weiss
Hans-Joachim Dipl Chem Kaseler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HT Troplast AG
Original Assignee
Huels Troisdorf AG
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Publication date
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Priority to ES88120224T priority patent/ES2021131T5/es
Priority to JP1500058A priority patent/JP2801321B2/ja
Priority to DE8888120224T priority patent/DE3862019D1/de
Priority to EP88120224A priority patent/EP0321760B2/de
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Priority to DK148590A priority patent/DK148590D0/da
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    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/003Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor characterised by the choice of material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von mehrfarbig strukturierten - insbesondere marmorierten -, homogenen Kunststoffbahnen oder -platten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der DE-PS 16 79 822 bekannt. Zum weiteren Stand der Technik wird auf die DE-PS 32 35 166 C2, DE-PS 33 24 480 C2, DE-OS 35 07 655 A1, DE-OS 35 46 184 A1 sowie die DE-OS 35 46 215 A1 verwiesen, die sich jeweils mit der Herstellung mehrfarbig marmorierter, homogener Kunststoffbahnen aus thermoplastischem Kunststoff auf der Basis von PVC befassen.
Unter homogenen Kunststoffbahnen oder -platten im Sinne der vorliegenden Erfindung werden Flächengebilde verstanden, die einschichtig ausgebildet sind und deren physikalische Eigenschaften von der Oberseite bis zur Unterseite gleichbleibend (homogen) sind. Solche homogenen Kunststoffbahnen oder -platten werden insbesondere verwendet als Bodenbelag und ggf. auch als Wandverkleidung. Durch den homogenen Aufbau können diese Beläge auch bei starker Beanspruchung, insbesondere Abrieb, eingesetzt werden, da die optischen und physikalischen Eigenschaften der Oberfläche auch bei stärkerem Abrieb kaum verändert werden. Es sind auch nicht-homogene Bodenbeläge im Handel, die z. B. eine dünne Oberflächenbeschichtung aufweisen, also mehrschichtig aufgebaut sind. Nicht-homogene Bodenbeläge sind jedoch bezüglich ihrer Gebrauchseigenschaften den homogenen Belägen weit unterlegen.
Wesentliche Kriterien für die Qualität gattungsgemäßer homogener Kunststoffbahnen oder -platten sind das ästhetische Erscheinungsbild und das Verschleißverhalten.
Bei allen bislang bekanntgewordenen Verfahren zur Herstellung gattungsgemäßer Kunststoffbahnen oder -platten sind die Übergänge in der farblichen Strukturierung, insbesondere Marmorierung, nicht scharf begrenzt, sondern mehr oder weniger "verwaschen". Es war bislang nicht möglich, z. B. feinziselierte, ornamentale Strukturen zu erzeugen.
Die Verschleißfestigkeit (Abriebfestigkeit) der bekannten homogenen Bodenbeläge hängt insbesondere von dem Füllstoffgehalt des bei der Herstellung verwendeten Ansatzes ab. Üblich sind Mischungen aus ca. 60 bis 80 Gew.-% weichmacherhaltigem PVC als Bindemittel, mit einem Weichmacheranteil von 40 bis 60 Gew.-%, sowie 20 bis 40 Gew.-% eines Füllstoffes wie z. B. Calciumcarbonat. Die Verschleißfestigkeit eines solchen Belages nach dem Stand der Technik steigt dabei mit steigendem Bindemittelgehalt (Kunststoffanteil) an. Ein zu hoher Bindemittelanteil verteuert das Produkt jedoch wesentlich. Bislang mußte daher immer ein Kompromiß zwischen ausreichender Verschleißfestigkeit und annehmbaren Warenrohstoffkosten gesucht werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung mehrfarbig strukturierter, insbesondere marmorierter, homogener Kunststoffbahnen oder -platten dahingehend zu verbessern, daß das ästhetische Erscheinungsbild des erzeugten Flächengebildes verbessert und die Verschleißfestigkeit, bezogen auf das Verhältnis von Bindemittelgehalt zu Füllstoffgehalt, erhöht wird.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale, bevorzugt in Kombination mit einem oder mehreren der Merkmale der Unteransprüche.
Erfindungswesentlich ist dabei der Einsatz eines ausgewählten Ansatzes, insbesondere bezüglich des Bindemittelanteils, in Kombination mit einer neuartigen Verfahrensweise.
Es hat sich überraschend herausgestellt, daß der erfindungsgemäße Einsatz eines Ansatzes, enthaltend ein Bindemittel, welches wenigstens anteilig Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat enthält sowie bis 80 Gew.-% eines Füllstoffes und bis zu 5 Gew.-% einer Farbkomponente, zu Kunststoffbahnen oder -platten führt, die gegenüber allen bekannten Belägen auf PVC-Basis weit überlegene physikalische Eigenschaften aufweisen. Insbesondere ist die Verschleißfestigkeit der erfindungsgemäß hergestellten Kunststoffbahnen und -platten im Vergleich zu vergleichbaren Produkten auf PVC-Basis um etwa 100% besser bei gleichem Füllstoffgehalt des Ansatzes und gleicher Verfahrenstechnik beim Herstellungsprozeß. Darüber hinaus erlaubt der erfindungsgemäße Einsatz eines Bindemittels, welches wenigstens anteilig Ethylen- Vinylacetat-Copolymerisat enthält, wesentlich höhere Füllstoffanteile im Gesamtansatz, als es bei Einsatz von weichmacherhaltigem PVC als Bindemittel - wie nach dem Stand der Technik üblich - möglich wäre.
Weiterhin hat sich überraschend herausgestellt, daß die optischen (ästhetischen) Eigenschaften der erfindungsgemäß hergestellten Kunststoffbahnen oder -platten den nach dem Stand der Technik bekannten wesentlich überlegen sind. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es erstmalig, mehrfarbig strukturierte und insbesondere marmorierte Beläge herzustellen, die eine scharfe Begrenzung der Farbübergänge bis in kleinste Details und keine "verwaschenen" Strukturen aufweisen.
Bei sonst gleicher Verfahrenstechnik weist ein Belag auf der Basis von weichmacherhaltigem PVC unklare Konturen in der Marmorierung auf, während ein erfindungsgemäß hergestellter Belag mit einem Bindemittel, welches wenigstens anteilig Ethylen-Vinylacetat- Copolymerisat enthält, scharf abgegrenzte, feinziselierte Farbstrukturen aufweist.
Nach der vorliegenden Erfindung werden mehrere Ansätze, bestehend jeweils aus einem Bindemittel, bis zu 80% eines Füllstoffes und bis zu 5% einer Farbkomponente in einem ersten Verfahrensschritt zu in sich einfarbigen Granulaten oder Chips verarbeitet. Einer der Ansätze kann dabei auch transparent eingestellt sein, also ohne Farbkomponente, während die übrigen Ansätze jeweils eine unterschiedliche Farbkomponente enthalten.
Als Füllstoffe können beispielsweise Kreide, Kaolin, Talkum, Holzmehl oder Quarzmehl eingesetzt werden. Zusätzlich können auch Verarbeitungshilfsmittel und Antistatika zugesetzt werden.
Das Bindemittel besteht ganz oder teilweise aus einem Ethylen- Vinylacetat-Copolymerisat (EVA), wobei auch verschiedene EVA-Typen miteinander gemischt werden können.
Bevorzugtwerden EVA-Typen eingesetzt mit einem Vinylacetat-Anteil (VA-Anteil) von 14 bis 45% des EVA-Anteils, wobei der VA-Anteil des Gesamtansatzes aus Bindemittel, Füllstoff, Farbkomponente und gegebenenfalls weiteren Hilfsstoffen etwa 3 bis 14 Gew.-% und der Anteil des Bindemittels 20 bis 80 Gew.-%, bevorzugt 25 bis 50 Gew.-%, des Gesamtansatzes betragen sollte.
Insbesondere haben sich EVA-Typen mit einem VA-Anteil von 18 bis 40 Gew.-%, bezogen auf den EVA-Anteil, bewährt. Durch Einsatz von Mischungen verschiedener Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisate mit unterschiedlichen Vinylacetat-Anteilen können die Materialeigenschaften des fertigen Belages, insbesondere bezüglich der Härte und des Verschleißverhaltens, beeinflußt werden, wobei höhere Vinylacetat-Anteile tendenziell zu weicheren und höhere Ethylen-Anteile im EVA-Copolymerisat zu härteren Kunststoffbahnen bzw. -platten führen.
Im Gegensatz zu PVC-Bodenbelägen handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Bindemittel um ein weichmacherfreies System, das trotzdem die Möglichkeit aufzeigt, je nach Acetatanteil im Copolymerisat bzw. Bindemittelcompound, eine Bandbreite von harter bis weicher Einstellung zu erzielen, ohne die Nachteile weichmacherhaltiger Ansätze in Kauf nehmen zu müssen.
Wesentliche Nachteile weichmacherhaltiger Bindemittel sind:
  • - Weichmacher migrieren in den Klebstoff, mit dem Boden- oder Wandbeläge verklebt werden und können dadurch die Haftung derartig verschlechtern, daß es bei Belastungen zu Blasenbildungen oder sogar durch Schrumpfung, Versprödung und Rißbildung zur Zerstörung eines Bodenbelages kommen kann.
  • - Weichmacher können ausschwitzen, wodurch ein Bodenbelag zum Schmutzfänger wird, dessen Säuberung ein Problem darstellt.
  • - Weichmacher stellen ein Kanalisationssystem für migrierende Farbstoffe dar. Derartig penetrierte Verfärbungen lassen sich nicht mehr entfernen.
  • - Weichmacher, besonders die weltweit verwendeten Phthalsäureester, an erster Stelle DOP (Di-2-ethylhexylphthalat), sind bis zu einem gewissen Grad flüchtig und können die Luft entsprechend belasten.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Platten und Bahnen ist, daß ohne Zusatz von flüssigen Komponenten, wie sie bei Bodenbelägen als Weichmacher eingesetzt werden, ein sehr hoher Füllstoffanteil eingearbeitet werden kann, wobei die dabei erzielten Verschleißeigenschaften die von Weich-PVC-Bodenbelägen weit übertreffen.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß die erfindungsgemäßen homogenen Kunststoffbahnen oder -platten mit EVA als Bindemittel hochwertige Gebrauchseigenschaften, insbesondere bei der Verwendung als Bodenbeläge, bei Füllstoffgehalten bis 80 Gew.-%, insbesondere aber bei Füllstoffgehalten von 50 bis 75 Gew.-%, aufweisen, während im Gegensatz hierzu Beläge auf Basis von Weich-PVC bei hochwertigen Eigenschaften nur Füllstoffgehalte bis maximal 40 Gew.-% enthalten können.
Da reines EVA-Copolymerisat bei den Verarbeitungstemperaturen sehr klebrig ist und daher nur schwer verarbeitet werden kann, wird nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Mischung aus Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat und einem Olefin-Polymerisat bzw. einem Olefin-Copolymerisat eingesetzt, wobei der Anteil des Olefin-(Co-)Polymerisats im Gesamtansatz etwa 0 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis13 Gew.-% und insbesondere 3 bis 10 Gew.-% beträgt. Der Anteil des Olefin-(Co-)- Polymerisats im Bindemittel beträgt bevorzugt 20 bis 40 Gew.-%, insbesondere 25 bis 35 Gew.-%.
Bevorzugt werden Olefin-Homopolymerisate, und hiervon insbesondere Polyethylen und besonders bevorzugt Polypropylen eingesetzt. Mit einer Polyolefinkomponente, insbesondere Homo-Polyolefinkomponente als zweiter Komponente im Bindemittel werden, trotz des gegebenenfalls nur geringen Anteils im Gesamtansatz, einerseits die Verarbeitungscharakteristiken entscheidend verbessert und andererseits überlegene Gebrauchseigenschaften erzielt. Völlig überraschend wird insbesondere die Klebrigkeit bei Verarbeitungstemperatur aufgehoben bzw. der Klebebeginn zu höheren Temperaturen verschoben. Die Temperatur, bei der ein bestimmter Ansatz einen Klebebeginn aufweist, wird durch folgende Messung ermittelt: ein ca. 2 mm dicker und 10 mm breiter Streifen einer durch Mischen, Plastifizieren und Abpressen hergestellten Platte des zu untersuchenden Ansatzes wird für 3 Minuten auf eine beheizte Koflerbank gelegt und abgezogen. Dabei wird die Temperatur ("Klebetemperatur") bestimmt, bei der der Teststreifen beginnt, an der Koflerbank zu haften.
Ein Ansatz, der z. B. aus 30 Gew.-% EVA mit einem VA-Gehalt von 28 Gew.-% und 69 Gew.-% Kreide sowie 1 Gew.-% Farbe besteht, weist eine "Klebetemperatur" von ca. 110°C auf. Ein Ansatz aus 20 Gew.-% EVA (28 Gew.-% VA), 10 Gew.-% Polyethylen, 69 Gew.-% Kreide und 1 Gew.-% Farbe weist eine Klebetemperatur von ca. 135°C und ein entsprechender Ansatz mit 27 Gew.-% EVA (28 Gew.-% VA) und 3 Gew.-% Polypropylen (Novolen 1300 E) eine Klebetemperatur von ca. 200°C auf.
Der Zusatz von Polyolefinen in geringen Mengenanteilen bedingt allerdings höhere Verarbeitungstemperaturen, die aber durch die höheren Klebetemperaturen bei weitem überkompensiert werden.
Nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Herstellung von zueinander verschiedenfarbigen, in sich jedoch einfarbigen Chips (erster Verfahrensschritt) auf einem handelsüblichen und dem Fachmann bekannten Walzwerk vorgenommen. Bevorzugt wird dabei zuerst die Bindemittel-Komponente aufgegeben und bei etwa 110 bis 150°C plastifiziert, insbesondere bei einer Temperatur von etwa 120 bis 130°C. Falls zusätzlich zu einem EVA-Copolymerisat noch weitere EVA-Typen und/oder andere Bindemittel-Komponenten wie Polypropylen eingesetzt werden, werden diese in diesem Arbeitsgang gleichzeitig homogen zu der thermoplastischen Bindemittelmasse verarbeitet. Auf das so plastifizierte Walzfell aus Bindemittel wird anschließend der Füllstoffanteil sowie ggf. die Farbkomponente Und weitere Hilfsstoffe aufgegeben und gleichmäßig mit dem plastifizierten Bindemittel zu einem einfarbigen Walzfell geknetet, das anschließend, z. B. durch Mahlen, zerkleinert wird zu einfarbigen Chips. Mehrere Chargen jeweils einfarbiger, zueinander jedoch verschiedenfarbiger Chips werden anschließend gemischt (zweiter Verfahrensschritt) und weiterverarbeitet. Die einzelnen Chips weisen eine Dicke, entsprechend der Dicke des Walzfells, von ca. 0,5 bis 5 mm, bevorzugt 1,5 bis 3 mm auf bei einem mittleren Durchmesser von 2 bis 15 mm, bevorzugt 3 bis 10 mm.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zur Erzeugung von zueinander verschiedenfarbigen, in sich jedoch einfarbigen Granulate (erster Verfahrensschritt) der Bindemittelanteil und der Füllstoffanteil sowie ggf. die Farbkomponente sowie weitere Hilfsmittel in einem handelsüblichen, dem Fachmann bekannten Mischer unterhalb der Erweichungstemperatur der eingesetzten Bindemittel, insbesondere bei Raumtemperatur, gleichmäßig gemischt. Diese Mischung wird anschließend einem handelsüblichen Granulierextruder zugeführt und zu in sich einfarbigen Granulaten verarbeitet. Die einzelnen Granulatkörner weisen mittlere Abmessungen von ca. 1 bis 10, bevorzugt 2 bis 8 und insbesondere 3 bis 5 mm auf. Mehrere Chargen jeweils einfarbiger, untereinander jedoch verschiedenfarbiger Chargen werden ansdchließend gemischt (zweiter Verfahrensschritt) und weiterverarbeitet.
Gegebenenfalls können auch Granulate und Chips gemäß den vorstehend erläuterten Verfahrensweisen miteinander gemischt und erfindungsgemäß weiterverarbeitet werden.
Die Mischung aus zueinander verschiedenfarbigen, in sich jedoch einfarbigen Chips und/oder Granulaten kann im einfachsten Fall direkt abgepreßt werden zu den Kunststoffbahnen oder -platten, wobei die Chips bzw. Granulate eine Temperatur aufweisen müssen, die etwa der Plastifizierungstemperatur der eingesetzten Bindemittel entspricht bzw. darüber liegt, um ein Verschweißen der Chips bzw. Granulate miteinander zu erreichen. Das Abpressen kann dabei entweder diskontinuierlich erfolgen, z. B. in Einzel- oder Etagenpressen bei Drücken von 2 bis 200 bar, oder kontinuierlich durch Flächendruck von 2 bis 200 bar, beispielsweise in Doppelbandpressen, oder schließlich im Kalander- oder Walzenverfahren durch Verpressen im Walzenspalt.
Die nach dieser einfachsten Verfahrensvariante hergestellten Bodenbeläge o. ä. unterscheiden sich in ihrem optischen Erscheinungsbild wesentlich von ähnlich hergestellten Belägen auf PVC-Basis, insbesondere ist die farbliche Strukturierung zwischen den einzelnen, miteinander verschweißten Granulaten bzw. Chips wesentlich deutlicher und schärfer.
Bevorzugt wird jedoch vor dem Abpressen in zwischengeschalteten Verfahrensschritten aus der Mischung zueinander verschiedenfarbiger, in sich jedoch einfarbiger Granulate bzw. Chips eine mehrfarbig marmorierte Masse erzeugt, die unmittelbar zu den Kunststoffbahnen oder -platten geformt und abgepreßt werden kann oder zunächst zu in sich marmorierten Chips oder Granulaten verarbeitet werden kann, wonach diese in sich marmorierten Chips oder Granulate durch weitere Verfahrensmaßnahmen weiterverarbeitet werden zu den Kunststoffbahnen oder -platten.
Die zunächst in sich einfarbigen, untereinander verschiedenfarbigen Chips bzw. Granulate können nach einer ersten Verfahrensvariante auf einem an sich bekannten Walzwerk zu einem mehrfarbig marmorierten Walzfell verarbeitet werden. Die einzelnen Chips bzw. Granulate werden dabei plastifiziert, miteinander verschweißt und unvollständig (inhomogen) vermischt (geknetet), um den Marmorierungseffekt zu erzeugen. Das marmorierte Walzfell kann anschließend kontinuierlich oder diskontinuierlich abgepreßt werden, beispielsweise durch Etagenpressen, Walzwerke, Kalander, Doppelbandpressen o. ä. Bevorzugt wird das marmorierte Walzfell jedoch zerkleinert - z. B. durch eine Mühle - zu in sich marmorierten Chips, die anschließend weiterverarbeitet werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die zunächst in sich einfarbigen untereinander verschiedenfarbigen Chips bzw. Granulate miteinander vermischt und mittels eines Extruders plastifiziert und durch Scherbeanspruchung unvollständig miteinander vermischt (geknetet) zu einer mehrfarbig marmorierten Masse, die durch eine Düse gepreßt und granuliert wird zu in sich mehrfarbig marmorierten Granulaten, die anschließend weiterverarbeitet werden. Der Extruder muß dabei eine solche Schneckengeometrie aufweisen, daß eine zu starke Durchmischung bzw. Durchknetung der plastifizierten Masse vermieden wird; bevorzugt werden Einschnecken-Granulierextruder mit Schneckenlängen 8 bis 15 D eingesetzt.
Die wie vorstehend erzeugten, in sich marmorierten Chips oder Granluate werden anschließend - gegebenenfalls auch nach Mischung verschieden eingefärbter Chargen etc. - nochmals bis zur Plastifizierung erwärmt und abgepreßt zu mehrfarbig marmorierten Kunststoffbahnen oder -platten. Das Pressen erfolgt wiederum durch kontinuierliche oder diskontinuierliche Verfahren, beispielsweise durch Etagenpressen, Walzwerke, Kalander oder Doppelbandpressen. Besonders bevorzugt werden dabei Walzwerke mit strukturierten Walzen, wie sie in der DE-PS 32 35 166-C2 beschrieben sind, sowie insbesondere Doppelbandpressen gemäß der DE-OS 35 46 184-A1. Überraschend hat sich herausgestellt, daß beim Abpressen mittels einer Doppelbandpresse gemäß der DE-OS 35 46 184-A1 die Verschleißeigenschaften der so hergestellten Kunststoffbahnen nochmals wesentlich günstiger liegen als bei mit herkömmlichen Walzwerken verpreßten Bahnen.
Nach dem Abpressen können die Kunststoffbahnen bzw. -platten nach Bedarf nach an sich bekannten Verfahren weiterbehandelt werden. Hierzu gehören insbesondere Spalten, oberflächliches Schleifen, Polieren, Prägen, Tempern, Zuschneiden etc.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert:
Beispiel 1
Folgender Ansatz wurde eingesetzt:
Bindemittel:
30 Gew.-% EVA mit 28 Gew.-% VA-Anteil (Escorene UL 00728, Fa. Exxon)
Füllstoff: 69 Gew.-% Kreide (Juraperle MHM, Fa. Ulmer Füllstoff)
Farbe: 1 Gew.-%
Zunächst wurde das Bindemittel auf ein Walzwerk, das auf 130°C beheizt war, gegeben und nach Bildung des Rohfelles mit Füllstoff und Farbe versetzt (Walzzeit 10 Minuten). Das so hergestellte Fell wurde abgezogen, abgekühlt und anschließend auf einer Pallmann-Mühle mit einem Sieb von 5 mm Öffnung gemahlen. Auf diese Weise wurden unter Verwendung von vier verschiedenen Farbstoffen vier entsprechend eingefärbte Rohfelle hergestellt und zu Chips gemahlen. Eine Mischung dieser Chips wurde nach Füllung einer 2 mm dicken Preßform unter folgenden Preßbedingungen
Druck|100 bar
Temperatur 130°C
Preßzeit 5 Minuten
zu Platten mit scharf strukturiertem mehrfarbigen Dessin mit den ausgezeichneten Eigenschaften eines Bodenbelages verpreßt.
Eigenschaften
Dicke [mm]|2,047
Rohdichte [g cm-3] 1,738
Shore-C-Härte nach DIN 53505 (Apr. 1967) 77,3 (10 s)
Verschleißprüfung nach DIN 51963-A (Dez. 1980): @ Gewichtsverlust [g] 4,3
Dickenverlust [mm] 0,167
Beispiel 2
Folgender Ansatz aus
Bindemittel:
22,5 Gew.-% EVA mit 28 Gew.-% VA-Anteil (Riblene D JV 1055X, Fa. Enichem)
7,5 Gew.-% Polypropylen (Novolen 1300E, Fa. BASF)
Füllstoff: 48 Gew.-% Kreide (Calcilit 8, Fa. Alpha)
20 Gew.-% Kaolin (Typ RC 32, Fa. Sachtleben)
Farbe: 1 Gew.-%
Gleitmittel: 1 Gew.-% Calciumstearat (Ceasit I, Fa. Bärlocher)
wurde in einem Papenmeier-Schnellmischer 3 Minuten bei Raumtemperatur gemischt und kontinuierlich in einen Doppelschnecken-Extruder Reifenhäuser BT 55 eingefüllt, plastifiziert und über eine Lochplatte mit 3,5 mm Lochdurchmesser und rotierendem Messer granuliert.
Die Temperaturen betrugen:
Schneckendrehzahl [1/min]: 50
Der Durchsatz betrug 75 [kg/h]
Das nach diesem Beispiel in vier verschiedenen Farben hergestellte Granulat wurde gemischt und in eine 2 mm starke Form gefüllt und wie folgt verpreßt:
Druck|100 bar
Temperatur 150°C
Preßzeit 5 Minuten
Die in strenger Linienführung strukturierte vierfarbige Platte hatte folgende Eigenschaften:
Dicke [mm]|2,028
Rohdichte [g cm-3] 1,715
Shore-C-Härte nach DIN 53505 (Apr. 1967) 83,3 (10 s)
Verschleißprüfung nach DIN 51963-A (Okt. 1980): @ Gewichtsverlust [g] 6,647
Dickenverlust [mm] 0,26
Beispiel 3
Die entsprechend dem Beispiel 2 hergestellten vier unterschiedlich eingefärbten Granulate wurden gemischt und auf einem Walzwerk bei einer Temperatur von 180°C zu einem marmorierten Rohfell verarbeitet, wobei die Granulate im Walzenspalt durch Scherbeanspruchung miteinander verschweißt und unvollständig durchmischt wurden. Anschließend wurde das Rohfell zu einer Platte unter folgenden Bedingungen abgepreßt:
Druck|110 bar
Temperatur 160°C
Preßzeit 2 Minuten
Man erheilt eine fein strukturierte, mehrfarbige Platte mit marmorartigem Aussehen und folgenden physikalischen Eigenschaften:
Dicke [mm]|2,047
Rohdichte [g cm-3] 1,738
Shore-C-Härte nach DIN 53505 (Apr. 1967) 77,3 (10 s)
Verschleißprüfung nach DIN 51963-A (Dez. 1980): @ Gewichtsverlust [g] 5,15
Dickenverlust [mm] 0,20
Beispiel 4
Entsprechend Beispiel 2 wurden vier Chargen unterschiedlich eingefärbter Granulate hergestellt und in folgendem Verhältnis gemischt
Diese Granulat-Mischung wurde in einem Einschnecken-Extruder mit einem Schneckendurchmesser D von 42 mm, Länge 12 D, durch eine Lochscheibe mit einem Lochdurchmesser von 2,7 mm gepreßt und granuliert. Die eingefüllten Granulate wurden dabei plastifiziert, miteinander verschweißt und unvollständig durch die Scherkräfte gemischt (geknetet), so daß die einzelnen Farben erhalten blieben, die einzelne Granulate aber verschmolzen wurden zu einer marmorierten Masse, die anschließend wiederum granuliert wurde zu in sich marmorierten Granulaten.
Die Extrusionsbedingungen waren:
Schneckenumdrehungsgeschwindigkeit
60 U/Minute
Temperatur 145°C
Schneidmesser 1200 U/Minute
Das noch heiße, in sich marmorierte Granulat wurde über ein Transportsystem und eine Schüttvorrichtung zu einer Schicht mit weitgehender konstanter Schütthöhe geschüttet. Die Formstückschicht wurde vorgewärmt mit Infrarot-Strahlern und unter Wärme und Druck in einer kontinuierlich arbeitenden Doppelbandpresse gemäß der DE-OS 35 46 184-A1 verdichtet. Die Temperatur der Heiztrommel betrug 180°C. Die zweite Hälfte der Presse wurde gekühlt und die ca. 5 mm starke abgekühlte Bahn mittig kontinuierlich gespalten und jeweils beidseitig geschliffen, wobei die Oberseite mit einem Schleifband mit 100er Korn und die Unterseite mit einem Schleifband mit 50er Korn auf eine Endstärke von 2,2 mm gebracht wurde. Der entstehende Schleifstaub kann ggf. gemäß Beispiel 10 wiederverwendet werden.
Die so kalibirierte Bahnenware kann ggf. zu Platten geschnitten oder auch mit zusätzlicher Oberflächenprägung bzw. -glättung weiterverarbeitet werden.
Es entstanden Platten und Bahnen mit fein ziselierten, ornamentartigen, klar umrissenen, mehrfarbigen Strukturierungen.
Eine zusätzliche Prägung bzw. Glättung kann beispielsweise erfolgen durch Erwärmen der geschliffenen Bahn auf ca. 100°C und anschließendes Prägen in einem Prägewerk mit verchromten Walzen (Rauhtiefe 7 µm).
Aus der geschliffenen Bahn können auch Platten gestanzt und in einer Presse unter folgenden Bedingungen geprägt werden:
Druck|100 bar
Temperatur 120°C
Preßzeit 15 Minuten
Die physikalischen Eigenschaften waren (nach dem Kalibrieren):
Dicke [mm]
2,027
Rohdichte [g cm-3] 1,710
Shore-C-Härte nach DIN 53505 (Apr. 1967) 77,0
Verschleißprüfung nach DIN 51963-A (Dez. 1980): @ Gewichtsverlust [g] 3,5
Dickenverlust [mm] 0,14
Besonders bemerkenswert sind bei dieser Verfahrensweise die gegenüber dem Beispiel 3 nochmals wesentlich verbesserten Verschleißeigenschaften trotz Verwendung eines gleichen Ansatzes.
Beispiel 5
folgender Ansatz
Bindemittel:
30 Gew.-% EVA mit 28 Gew.-% VA (Riblene DJV 1055X, Fa. Enichem)
Füllstoff: 68,5 Gew.-% Kreide (Juraperle MHM)
Farbe: 1,0 Gew.-%
Antistatikum: 0,5 Gew.-% (Hostalub FA 1, Fa. Hoechst)
wurde entsprechend Beispiel 2 in vier verschiedenen Einfärbungen granuliert und die in sich einfarbigen Granulate zu gleichen Teilen gemischt. 81,5 Gew.-Teile dieser Granulatmischung wurden anschließend mit 18,5 Gew.-Teilen eines EVA-Granulates (transparent, 28 Gew.-% EV, Typ: Riblene D JV 1055X) gemischt und entsprechend Beispiel 4 verarbeitet.
Die physikalischen Eigenschaften wiesen eine besonders hohe Abriebfestigkeit aus, die bei Weich-PVC-Bodenbelägen bei einem derartig hohen Füllgrad bei weitem nicht erreicht werden können.
Eigenschaften
Dicke [mm]
2,146
Rohdichte [g cm-3] 1,517
Shore-C-Härte nach DIN 53505 (Apr. 1967) 64,6
Verschleißprüfung nach DIN 51963-A (Dez. 1980): @ Gewichtsverlust [g] 2,0
Dickenverlust [mm] 0,091
Beispiel 6
Ein Ansatz gemäß Beispiel 2 wurde in einem Henschelmischer 3 Minuten bei Raumtemperatur gemischt und kontinuierlich über Zellenradschleuse und Dosiervorrichtung (Förderschnecke) in einem Werner & Pfleiderer-Extruder Kombiplast, bestehend aus einer Doppelschnecke ZDSK mit Förder- und Knetzonen und einer Einfachaustragsschnecke AES mit Lochscheibe (Bohrungen 3,5 mm) und rotierendem Schneidmesser, zu Granulat verarbeitet.
Die Verfahrensbedingungen waren:
Doppelschnecke ZDSK: 300 U/Minute
Temperaturen
Die so in vier verschiedenen Farben hergestellten Granulate wurden entsprechend Beispiel 4 weiterverarbeitet.
Es wurden fein strukturierte Dessinierungen erhalten.
Beispiel 7
Ein Ansatz gemäß Beispiel 2 wurde mit 3 Gew.-% eines Antistatikums (Natriumalkylsulfonat, Typ Lankrostat DP 6337, Fa. Lankro) vermischt und entsprechend den Beispielen 2 und 4 verarbeitet. Neben den aus den übrigen Beispielen bekannten physikalischen Eigenschaften hatte dieser Ansatz einen Ableitwiderstand nach DIN 51953 von 2,8×10⁶ Ohm. Es ließ sich auf dieser Basis ein leitfähiger Bodenbelag herstellen.
Beispiel 8
Der entsprechend dem Beispiel 6 zu Granulat verarbeitete Ansatz gemäß Beispiel 2 wurde in 4 Farben gefertigt, diese in einem Gewichtsverhältnis von 4 : 4 : 1 : 1 gemischt und entsprechend dem Beispiel 4 in einem Einschneckenextruder zu marmorierten Granulaten granuliert.
Die Extrusionsbedingungen waren:
Schneckenumdrehungszahl
60 U/min
Temperatur 125 bis 130°C
Durchsatz 40 kg/h
Schneidmesserumdrehungszahl 1200 U/min
Das noch heiße marmorierte Granulat wurde über ein Transportsystem in ein Walzwerk, entsprechend der DE-PS 32 35 166 C2, mit gerändelten Walzen gefüllt, das folgende Charakteristika aufwies: Das Zweiwalzenwerk ist besonders profiliert und erlaubt es, ein kompaktes, homogenes Walzfell ohne weitere Nachbehandlung in 2 bis 3 mm Stärke mit Oberflächenprofilierung zu erzeugen. Die Strukturierung der Walzenoberfläche besteht im einzelnen aus z. B. stumpfen Pyramiden, die spiralförmig ein Pyramidennetz auf der Walzenoberfläche bilden. Die Oberflächenstruktur kann aber auch zylindrisch, rechteckig, quadratisch oder rhombenförmig sein. Es entsteht eine weitgehend richtungsfreie Dessinierung.
Die so erhaltene Bahn wurde einseitig auf 2,1 bis 2,2 mm geschliffen und in einer Presse bei 140°C, 100 bar in 30 min. mit einer glatten Oberfläche geprägt. Die geschliffene Bahnenware ließ sich ebenfalls über eine Band- und/oder Walzenprägung glätten. Man erhielt im Vergleich zu einem PVC-Ansatz eine feinstrukturierte und körnige Dessinierung, wohingegen die Strukturen bei Weich-PVC sehr grob- und größerflächig ausfallen.
Die physikalischen Eigenschaften waren
Eigenschaften
Dicke [mm]
2,027
Rohdichte [g cm-3] 1,710
Shore-C-Härte nach DIN 53505 (Apr. 1967) 72,0
Verschleißprüfung nach DIN 51963-A (Dez. 1980): @ Gewichtsverlust [g] 4,5
Dickenverlust [mm] 0,18
Beispiel 9
Das noch heiße, marmorierte Granulat entsprechend Beispiel 8 wurde über ein Transportsystem und eine Schüttvorrichtung zu einer Schicht mit weitgehender konstanter Schütthöhe geschüttet. Die Formstückschicht wurde vorgewärmt mit Infrarot-Strahlern und unter Wärme und Druck in einer kontinuierlich arbeitenden Doppelbandpresse gemäß der DE-OS 35 46 184-A1 verdichtet. Die Temperatur der Heiztrommel betrug 180°C. Die zweite Hälfte der Presse wurde gekühlt und die ca. 5 mm starke abgekühlte Bahn mittig kontinuierlich gespalten und jeweils beidseitig geschliffen, wobei die Oberseite mit einem Schleifband mit 100er Korn und die Unterseite mit einem Schleifband mit 50er Korn auf eine Endstärke von 2,2 mm gebracht wurde.
Die physikalischen Eigenschaften waren
Dicke [mm]
2,200
Rohdichte [g cm-3] 1,710
Shore-C-Härte nach DIN 53505 (Apr. 1967) 77,0
Verschleißprüfung nach DIN 51963-A (Dez. 1980): @ Gewichtsverlust [g] 3,4
Dickenverlust [mm] 0,13
Ein Vergleich der Beispiele 8 und 9 zeigt, daß das abschließende Abpressen der Granulat-Mischung einen entscheidenden Einfluß auf die Verschleißfestigkeit der Kunststoffbahnen hat: während die mittels eines profilierten Walzenpaares hergestellte Bahn einen Dickenverlust von 0,18 mm bei der Verschleißprüfung nach DIN 51963-A (Dez. 1980) aufwies, betrug der entsprechende Meßwert nach Beispiel 9 0,13 mm. Zu bemerken ist dabei, daß die Bahn nach Beispiel 8 immer noch wesentlich bessere Verschleißeigenschaften aufweist als herkömmliche Bahnen auf PVC-Basis mit gleichem Füllstoffanteil.
Beispiel 10
Entsprechend Beispiel 2 wurden vier Chargen unterschiedlich eingefärbter Granulate hergestellt und in folgendem Verhältnis gemischt
Diese Granulat-Mischung wurde mit 20 Gew.-% eines Schleifstaubes, wie er gemäß Beispiel 4 erhalten wurde, gemischt und in einem Einschnecken-Extruder mit einem Schneckendurchmesser D von 42 mm, Länge 12 D, durch eine Lochscheibe mit einem Lochdurchmesser von 2,7 mm gepreßt und granuliert.
Zusätzlich zu den so hergestellten marmorierten Granulaten wurde ein Randbeschnitt von Bahnenware gemäß Beispiel 4 mit einer Condux-Schneidmühle Typ CS 300/44 N 2 mit 14 mm Sieb zu Chips vermahlen, mit einem Anteil von 25 Gew.-% untergemischt sowie mit einem Rändelwalzwerk nach Beispiel 8 weiterverarbeitet. Im Gegensatz zu PVC-Materialien, bei denen der Zusatz von Regenerat-Material zu gravierenden optischen Veränderungen der fertigen Kunststoffbahnen führt, wiesen die Bahnen gemäß Beispiel 10 die gleiche farbliche Struktur auf wie ohne Regeneratanteil gefertigte Bahnen.
Um die überlegenen physikalischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Verfahrens zu verdeutlichen, wurden Vergleichsversuche mit verschiedenen Ansätzen gemacht, wobei in der nachfolgenden Tabelle jeweils ein Ansatz auf Basis EVA mit Polypropylenbeimischung als Bindemittel einem solchen auf Basis Weich-PVC gegenübergestellt ist. Die Verschleißwerte wurden nach DIN 51963-A (Dez. 1980) als Dickenverlust bestimmt. Die Füllstoffe und die Verfahrensweise wurden für alle Versuche gemäß Beispiel 3 gewählt, lediglich der Bindemittelanteil wurde von 25 Gew.-% bis 97 Gew.-% variiert. Beim Weich-PVC-Ansatz konnten Füllstoffanteile über ca. 60 Gew.-% nicht realisiert werden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben.
Die Tabelle 1 zeigt die um durchschnittlich 100% höhere Verschleißfestigkeit des erfindungsgemäßen Belages gegenüber einem nach gleichem Verfahren hergestellten Weich-PVC-Belag mit jeweils gleichem Füllstoffanteil.
Tabelle 1
In der nachfolgenden Tabelle 2 sind weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung (Beispiele 1, 11-15) mit unterschiedlichen Bindemitteln und Füllstoffen aufgeführt. Alle Beispiele wurden nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 durchgeführt, lediglich der Ansatz wurde variiert.
In der Tabelle 3 sind weitere Vergleichsbeispiele 16 bis 21 angegeben, bei denen jeweils ein gleichartiges Bindemittel mit unterschiedlichen Mengenanteilen eines Füllstoffes verarbeitet wurde. Die Verfahrensparameter entsprechen Beispiel 1.
In der Tabelle 4 sind schließlich die Ausführungsbeispiele 22 bis 25 gegenübergestellt, um den Einfluß der nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung eingesetzten Polyolefine als Zusatz zum Bindemittel zu erläutern. Es werden diejenigen Polyolefine und bevorzugt Polypropylene eingesetzt, die die Klebetemperatur des Gesamtansatzes erhöhen, bevorzugt auf Temperaturen <190°C.
Tabelle 2
Tabelle 3
Tabelle 4

Claims (20)

1. Verfahren zur Herstellung von mehrfarbig strukturierten, homogenen Kunststoffbahnen oder -platten, bei dem mehrere jeweils einfarbig eingefärbte Ansätze auf der Basis thermoplastischer Kunststoffe zu zueinander verschiedenfarbigen Granulaten bzw. Chips verarbeitet werden, die miteinander vermischt und - ggf. nach weiteren Verfahrensschritten - abgepreßt werden zu den Kunststoffbahnen oder -platten, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen zueinander verschiedenfarbigen Granulate bzw. Chips erhalten werden durch gleichmäßiges Mischen, vorheriges, gleichzeitiges oder anschließendes vollständiges Plastifizieren und anschließendes Granulieren bzw. Zerkleinern eines Ansatzes, enthaltend
  • - ein Bindemittel, welches wenigstens anteilig Ethylen- Vinylacetat-Copolymerisat enthält,
  • - bis zu 80 Gew.-% eines Füllstoffes und
  • - bis zu 5 Gew.-% einer Farbkomponente.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze, enthaltend Bindemittel, Füllstoffe und eine Farbkomponente, auf einem Walzwerk vollständig plastifiziert und gemischt sowie durch anschließendes Mahlen o. dgl. zerkleinert werden zu den einzelnen zueinander verschiedenfarbigen Chips.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze aus Bindemittel, Füllstoffen und der Farbkomponente mittels einer Mischeinrichtung bei einer Temperatur unterhalb der Erweichungstemperatur der eingesetzten Bindemittel gleichmäßig gemischt und anschließend in einem Extruder vollständig plastifiziert werden zu den einzelnen, zueinander verschiedenfarbigen Granulaten.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander vermischten, zueinander verschiedenfarbigen Granulate bzw. Chips plastifiziert und durch Scherbeanspruchung unvollständig miteinander vermischt werden zu einer mehrfarbig marmorierten Masse, und daß diese mehrfarbig marmorierte Masse anschließend - ggf. nach weiteren Verfahrensschritten - geformt und abgepreßt wird zu marmorierten, homogenen Kunststoffbahnen oder -platten.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander vermischten, zueinander verschiedenfarbigen Granulate oder Chips mittels eines Extruders plastifiziert und durch Scherbeanspruchung unvollständig miteinander vermischt werden zu einer mehrfarbig marmorierten Masse, die durch eine Düse gepreßt und granuliert wird zu in sich mehrfarbig marmorierten Granulaten, die anschließend - gegebenenfalls nach weiteren Verfahrensschritten - abgepreßt werden zu marmorierten, homogenen Kunststoffbahnen oder -platten.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander vermischten, zueinander verschiedenfarbigen Granulate oder Chips auf einem Walzwerk plastifiziert und durch Scherbeanspruchung unvollständig miteinander vermischt werden zu einem mehrfarbig marmorierten Walzfell, das anschließend abgepreßt wird zu marmorierten, homogenen Kunststoffbahnen oder -platten.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander vermischten, zueinander verschiedenfarbigen Granulate oder Chips auf einem Walzwerk plastifiziert und durch Scherbeanspruchung unvollständig miteinander vermischt werden zu einem mehrfarbig marmorierten Walzfell und daß dieses Walzfell anschließend durch Mahlen o. dgl. zerkleinert wird zu in sich mehrfarbig marmorierten Chips, die anschließend weiterverarbeitet werden zu marmorierten, homogenen Kunststoffbahnen oder -platten.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel wenigstens 50 Gew.-% Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat enthält.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus einem oder mehreren Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisaten besteht, wobei der Vinylacetat-Gehalt der Ethylen-Vinylacetat-Copolymere jeweils 14 bis 45 Gew.-% und bevorzugt 18 bis 40 Gew.-% beträgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Vinylacetat-Gehalt, bezogen auf den Gesamtansatz, 3 bis 14 Gew.-% und bevorzugt 5 bis 10 Gew.-% beträgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel neben 50 bis 99 Gew.-% Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat 1 bis 50 Gew.-% eines Olefin-(Co-)Polymerisats, insbesondere eines Polypropylen- Homopolymerisats enthält, wobei der Anteil des Olefin- (Co-)Polymerisats am Gesamtansatz bis zu 15 Gew.-% beträgt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Füllstoffs am Gesamtansatz 50 bis 75 Gew.-% beträgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff Kreide und/oder Kaolin eingesetzt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die marmorierten Chips bzw. Granulate mittels eines Rändelwalzwerkes gemäß der DE-PS 32 35 116-C2 abgepreßt werden zu den marmorierten, homogenen Kunststoffbahnen.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die marmorierten Chips bzw. Granulate mittels einer Doppelbandpresse gemäß der DE-OS 35 46 184-A1 abgepreßt werden zu den marmorierten, homogenen Kunststoffbahnen.
16. Homogener Boden- bzw. Wandbelag auf der Basis von Ethylen- Vinylacetat-Copolymerisat als polymeres Bindemittel mit Gehalten von Füllstoffen und ggf. Hilfsstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß der Vinylacetatanteil des Copolymerisats von 14 bis 45 Gew.-% und der Vinylacetatanteil im Gesamtansatz des Belages 3 bis 14 Gew.-% und der Anteil der Füllstoffe einschließlich der Hilfsstoffe 35 bis 80 Gew.-% des Gesamtansatzes betragen.
17. Belag nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel zusätzlich Olefin-Homopolymerisate oder ggf. Olefin-Copolymerisate bzw. -Terpolymerisate, vorzugsweise Polypropylen oder ggf. Polyethylen enthalten ist.
18. Belag nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyolefine bzw. deren Copolymerisate in Mengen bis 15, vorzugsweise 2 bis 13 Gew.-% des Gesamtansatzes enthalten sind.
19. Belag nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Vinylacetat-Gehalt 14 bis 35 Gew.-% im Gesamtbindemittel aus Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat und ggf. Olefin-Homopolymerisat bzw. -Copolymerisat beträgt.
20. Belag nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß als Olefin-Homopolymerisat ein solches Polypropylen verwendet wird, das die Klebetemperatur des Gesamtansatzes auf eine Temperatur <160°C und insbesondere <190°C heraufsetzt.
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