Udvikling af alternativt materiale til PVC i tæppefliserIndholdsfortegnelse1. Indledning 2. Det eksisterende produkt 3. Udvikling af nyt produkt og maskine til fremstilling heraf
4. Forsøgsmaskine og maskinforsøg 5. Udvikling af nyt limsystem 6. Sammenfatning af resultaterne
ForordDenne rapport indeholder resultaterne af et udviklingsprojekt gennemført af firmaet Westbond med konsulentassistance fra Dansk Teknologisk Institut (DTI). Udviklingsarbejdet har haft til formål at udvikle tæppefliser uden PVC og udstyr til fremstilling heraf. Projektarbejdet blev påbegyndt primo 1996 og er afsluttet medio 1999. Projektet er gennemført med økonomisk støtte fra Rådet vedrørende genanvendelse og mindre forurenende teknologi af en projektgruppe med følgende deltagere: Projektgruppe Jørgen Hansen, direktør, Westbond Styregruppe Til at følge projektets udvikling og resultater har der været nedsat en styregruppe med følgende deltagere: Lise Emmy Møller (formand), Miljøstyrelsen Projektrapporten er udarbejdet af Jens Wood Pedersen, DTI Miljø i samarbejde med Jørgen Hansen, Westbond.
SammendragTæppefliser uden PVC Tæppefliser til gulve i kontorer og institutioner er hidtil fremstillet af garnstykker, der er fastgjort i en lim af blødgjort PVC. Forsøg på at fremstille tæppefliser med en lim på vandbasis uden PVC har givet lovende resultater. Tæppefliser af uldgarn med den nye lim ser mod forventning ud til at kunne fremstilles med Westbonds indarbejdede sandwich-teknik. Forsøg på at fremstille tæppefliser af syntetiske garner tyder på, at de må fremstilles ved en nyudviklet metode. Baggrund og formål Kunder efterspørger tæppefliser uden PVC Højkvalitetstæppefliser til gulvbelægninger er hidtil næsten udelukkende fremstillet med en lim på basis af PVC indeholdende blødgørere af phthalat-typen. Limsystemet er forbedret gennem flere år, og det giver tæppefliser med fremragende tekniske egenskaber som fx dimensionsstabilitet, slidstyrke og ubrændbarhed (selvslukkende). Kunder i ind- og udland fokuserer på tæppeflisers miljømæssige egenskaber Stadigt flere købere i Danmark og fx i Tyskland efterspørger imidlertid tæppefliser med forbedrede miljømæssige egenskaber. Det er PVC’s miljømæssigt uheldige egenskaber ved brand og bortskaffelse ved forbrænding (udvikling af klorbrinte) der er i fokus i denne sammenhæng. Desuden er nogle phthalat-blødgørere mistænkt for at have sundhedsskadelige effekter og for at bioakkumulere i vandlevende organismer. Hidtil er bestræbelserne på at fremstille kvalitetstæppefliser uden blødgjort PVC ikke lykkedes, og på markedet findes der ikke miljømæssigt bedre alternativer til tæppefliser, der indeholder PVC og phthalat-blødgørere. Målet med projektet Målet med projektet har været at udvikle tæppefliser, fremstillet med en lim, der ikke indeholder blødgjort PVC, uden at produktkvaliteten forringes væsentligt samt at udvikle en metode til fremstilling af disse nye tæppefliser. Projektets gennemførelse Opbygning af forsøgsudstyr og udførte forsøg Udviklingen af tæppefliser uden PVC er primært gennemført af og i firmaet Westbond i samarbejde med Westbonds tyske limleverandør og Dansk Teknologisk Institut. Udviklingsarbejdet er gennemført i følgende to parallelle forløb:
Hovedkonklusioner Tæppefliser uden PVC er inden for rækkevidde Konklusionen af udviklings- og forsøgsarbejdet er, at:
Nogle af de vigtigste forudsætninger for at etablere en produktion af PVC-frie tæppefliser er dermed opfyldt gennem de opnåede resultater af udviklingsarbejdet. Yderligere forsøg bør gennemføres Da de positive resultater imidlertid er opnået ved korttidsforsøg i pilot- eller produktionsskala er det ikke dokumenteret, at en maskine i produktionsstørrelse løbende vil kunne producere de udviklede PVC-frie tæppefliser. Grundlaget for en beslutning om at investere i et produktionsanlæg til at fremstille de PVC-frie tæppefliser med er dermed utilstrækkeligt og bør udbygges med flere forsøg. Projektresultaterne Forsøg med nyt udstyr og ny lim Opbygning af forsøgsmaskine og udførte forsøg 7 mm garnstykker kan ikke udlægges i en jævn bane Resultaterne af de indledende forsøg med forsøgsmaskinen viste, at det var umuligt at udlægge en regelmæssig bane af 7 mm garnstykker. På grundlag af disse forsøg blev det derfor besluttet at ombygge forsøgsmaskinen således, at den kunne skære og udlægge garnstykker i længder på 9 mm. De indledende forsøgskørsler med den ombyggede forsøgsmaskine viste momentvis lovende, men ikke tilfredsstillende resultater. En nærmere analyse af vendedelens funktion viste, at egenskaberne af den transporttråd, der er en meget kritisk del af vendefunktionen, ikke var tilfredsstillende. 9 mm garnstykker kan udlægges i baner Efter udvikling af en bedre transporttråd og forskellige modifikationer af forsøgsmaskinen blev der herefter udført flere forsøg à 10-15 minutters varighed med at udlægge 300 mm brede baner af garnstykker med en fiberlængde på minimum 9 mm. Resultaterne af disse forsøg var meget tilfredsstillende. Forsøgene med forsøgsmaskinen blev herefter betragtet som afsluttet. Udvikling og afprøvning af ny lim Indledende limforsøg med en udvalgt syntetisk latex gav ikke tilfredsstillende resultater. Laboratorieforsøg med en anden type syntetisk latex gav derimod lovende resultater. Det blev derfor besluttet at udføre en forsøgsrække på en af Westbonds produktionsmaskiner. Det var således nødvendigt at gennemføre forsøgene med ca. 14 mm lange garnstykker, hvilket dog er uden betydning for forsøgsresultaterne, da forsøgene udelukkende vedrørte limsystemet. Produktionsteknisk var forsøgene ikke særligt vellykkede, da limen på trods af forbestrygningen trængte gennem polyesterbærevævet og tilsølede transportbånd og valser. De tæppestykker, der blev produceret under forsøgene, havde imidlertid tilfredsstillende dimensionsstabilitet og noppestyrke (et mål for limens evne til at fastholde garnenderne), som blev målt til mellem 1,5 og 2,0 kg. Supplerende laboratorieforsøg Efterfølgende blev der hos den tyske limleverandør gennemført laboratorieforsøg med tættere polyesterbærevæv. Ved disse forsøg blev gennemslag af lim gennem bærevævet undgået. Desuden blev der gennemført laboratorieforsøg, der resulterede i tæppefliser med forbedret vedhæftning mellem polyesterbærevævet og limen. Disse tæppefliser havde desuden tilfredsstillende dimensionsstabilitet og noppestyrke. Med henblik på at demonstrere at det er muligt at producere tæppebaner med et limsystem på basis af den syntetiske latex i stedet for PVC-pasta gennemførtes et forsøg i produktionsskala. Forsøget tog udgangspunkt i resultaterne af de tidligere nævnte supplerende laboratorieforsøg med den syntetiske latex. På et tæppestykke, der havde været i en varmeovn ved 140ºC i 15 minutter blev noppestyrken i tæppestykket bestemt til 1,4 kg, hvilket er tilfredsstillende. Vellykket forsøg på produktionsmaskine Forsøget blev vurderet som vellykket. Ganske vist slog latexen igennem polyesterbærevævet, men i begrænset omfang, og det skønnes muligt at forbedre tætningen af polyesterbærevævet yderligere. Under forsøget kunne der ikke konstateres synlig afdampning af vanddamp fra tæppebane, hvilket var overraskende. Det gav anledning til at overveje, om det alligevel ville være muligt at fremstille en tæppesandwich baseret på den syntetiske latex. Det blev derfor besluttet at gennemføre sandwichforsøg dels med garnstykker af 100% uld, dels med 100% syntetiske garner. Sandwich med uldgarn Den fremstillede tæppesandwich, bestående af 100% uldgarner, blev efterfølgende flækket. De to resulterende tæppebaner blev visuelt bedømt som tilfredsstillende, idet garnstykkerne var fikseret i limen overalt. Noppestyrken blev bestemt på tæppestykker udskåret fra begge tæppebaner efter hærdning af limen i ovn til mellem 1,2 og 1,6 kg, hvilket er tilfredsstillende. Sandwich med syntetiske garner Den fremstillede tæppesandwich bestående af 100% syntetiske garner var ikke tilfredsstillende, idet garnenderne i nogle områder ikke var fikseret i limlag nr. 2, hvilket kunne tyde på, at den dannede vanddamp stedvist har forstyrret fikseringen, hvilket også var forventet. Miljøvurdering Blødgørere i rumluften Under brugen vil tæppefliser med blødgjort PVC afgive små mængder blødgørere til rumluften, hvilket er uheldigt, da de aktuelle blødgørere er mistænkt for at fremkalde allergi. Da den anvendte syntetiske latex ikke afgiver flygtige stoffer under brugen, forekommer en sådan risiko ikke. Emission af blødgørere Ved produktionen af de kendte tæppefliser med blødgjort PVC vil der emitteres blødgørere under hærdningen ved ca. 140°C i et omfang, der ikke er målt i det konkrete tilfælde. Da den syntetiske latex, som benyttes til de nye tæppefliser, ikke indeholder flygtige stoffer, bortset fra vand, emitteres ingen miljøbelastende komponenter. Merforbrug af energi Da det nye limsystem indeholder 25-30% vand, vil produktionen af de ovenfor omtalte PVC-frie tæppefliser kræve et merenergiforbrug i forhold til produktionen af de PVC-holdige tæppefliser på ca. 0,6 kWh pr. m² tæppe inklusive bagsidebelægning.
English SummaryCarpet squares for floors in offices and institutions have up to now been produced by yarn pieces fixed in an adhesive made of plasticized PVC. Experiments with production of carpet squares using an adhesive based on water without PVC have shown promising results. Contrary to expectation it seems that carpet squares of woollen yarn containing the new adhesive can be produced using Westbond’s sandwich technique. Experiments with production of carpet squares made of synthetic yarns indicate that they must be produced according to a newly developed method. Customers demand carpet squares without PVC Carpet squares of high quality for floorings have up to now almost solely been produced with an adhesive based on PVC containing phthalate plasticizers. The adhesive has been improved through several years, and it results in carpet squares with eminent technical properties such as dimension stability, wearing qualities and non-inflammability (self-extinguishing). Customers focus on environmental properties of carpet squares However, still more buyers both in Denmark and e.g. Germany demand improved environmental properties of carpet squares. In this connection focus is on the harmful properties of PVC in case of fire and disposal by incineration (generation of hydrogen chloride). Furthermore, some of the phthalate plasticizers may have hazardous effects to health and may bioaccumulate in aquatic organisms. So far the efforts of producing carpet squares of high quality without plasticized PVC have failed. Environmentally better alternatives to carpet squares containing PVC and phthalate plasticizers cannot be found on the market. Objective The objective of the project has been to develop carpet squares produced with an adhesive, not containing plasticized PVC, without resulting in any considerable reduction of quality, and then to develop a method for production of these new carpet squares. Design of experimental equipment and experiments carried out The development of carpet squares without PVC has primarily been effected by and in the firm Westbond in cooperation with Westbond’s German supplier of adhesives and the Danish Technological Institute. The development has been carried through in the following two parallel steps:
Carpet squares without PVC is within reach The conclusion of the development and experimental work is that
Some of the most important conditions for establishing a production of carpet squares free from PVC have been fulfilled through the results obtained during the development work. Further tests should be effected As the positive results have been obtained by short-time testing in pilot or production scale, it has, however, not been documented that a machine in production size will be able to produce the carpet squares developed free from PVC. The basis of a decision on investment in a production plant for producing carpet squares free of PVC is therefore insufficient and should be extended by more experiments. Environmental Assessment The applied synthetic latex does not contain chlorine, plasticizers or other environmentally hazardous compounds. Carpet squares with an adhesive based on synthetic latex will therefore cause less environmental effects by disposal than carpet squares with an adhesive based on plasticized PVC. Plasticizers in indoor air During use the carpet squares with plasticized PVC will emit small amounts of plasticizers to the indoor air, and that is an unfortunate situation as the plasticizers in question may cause allergy. By using synthetic latex, such a risk does not occur, as no volatile matters are emitted. Emission of plasticizers By production of the known carpet squares with plasticized PVC, plasticizers are emitted during curing. As the synthetic latex used for the new carpet squares does not contain volatile matters, apart from water, no environmentally hazardous compounds are emitted. Excessive consumption of energy As the new adhesive contains 25-30% water, the production of the carpet squares free from PVC requires an excessive consumption of energy compared to the production of the carpet squares containing PVC for evaporation of water of approx. 0.6 kWh per m2 carpet inclusive backcoating.
1. Indledning1.1 Baggrund Højkvalitetstæppefliser til gulvbelægninger fremstilles i dag næsten udelukkende med et limsystem baseret på PVC indeholdende blødgørere af phthalat-typen. Limsystemet er optimeret gennem flere år, og det giver tæppefliser med fremragende tekniske egenskaber som fx dimensionsstabilitet, slidstyrke og ubrændbarhed (selvslukkende). Fokus på miljøegenskaber Stadigt flere købere af tæppefliser i Danmark, Tyskland og andre nære markeder efterspørger imidlertid produkter med forbedrede miljømæssige egenskaber. Det er PVC’s miljømæssigt uheldige egenskaber ved brand og bortskaffelse ved forbrænding (udvikling af klorbrinte), der er i fokus i denne sammenhæng. Desuden er nogle phthalat-blødgørere mistænkt for at have sundhedsskadelige effekter og for at bioakkumulere i vandlevende organismer. Hidtil er bestræbelserne på at fremstille kvalitetstæppefliser uden PVC og blødgørere ikke lykkedes, og der eksisterer i dag ikke reelle miljømæssigt bedre alternativer til tæppefliser, der indeholder PVC og phthalat-blødgørere. Westbonds årsproduktion Westbond producerer årligt ca. 200.000 m² tæppefliser indeholdende ca. 600 tons blødgjort PVC, hvoraf ca. 200 tons er blødgørere. Af de 200.000 m² er ca. 60.000 m² baseret på uldgarner og ca. 140.000 m² på syntetiske garner. 1.2 Formål Formålet med projektet har været at udvikle tæppefliser, der indeholder et alternativt materiale til PVC, uden at produktkvaliteten forringes væsentligt samt at udvikle en forsøgsmaskine til fremstilling af disse nye tæppefliser.
2. Det eksisterende produkt2.1 Produktets sammensætning 2.1 Produktets sammensætning Westbonds eksisterende produkt består af garnstykker af uld eller syntetiske fibre i længder på mellem 7 og 9 mm. Garnstykkerne er i den ene ende fastholdt i en blødgjort PVC-matrix i et tæt glasfibervæv. Udenpå dette glasfibervæv er limet et lag blødgjort PVC på endnu et tæt glasfibervæv. Tilsammen udgør den blødgjorte PVC og de to glasfibervæv tæppeflisernes bagside. 2.2 Fremstillingen af produktet Tæppefliserne fremstilles som vist i nedenstående procesdiagram: Procesbeskrivelse I en skære-/vendeenhed udskæres garnbundter i længder på 14-18 mm. Garnstykkerne udlægges derefter af vendeenheden på et transportbånd i en bredde på ca. 1200 mm. På et glasfibervæv udlægges et lag lim, som er en pasta bestående af en blanding af PVC-pulver, fyldstoffer og blødgørere. Garnstykkerne overføres herefter til pastaen således, at de er placeret lodret i limen. Glasfibervævet med lim og garnstykker transporteres derefter gennem en elektrisk opvarmet ovn, hvori der sker en hærdning af pastaen, hvorved garnstykkerne bliver fastholdt i limlaget. Resultatet er et mellemprodukt - en tæppebane - med en luv på 14-18 mm. Mellemprodukt føres derefter sammen med endnu et glasfibervæv pålagt en PVC-pasta som nævnt ovenfor og fortsætter ind i en el-opvarmet ovn, hvorved PVC-pastaen hærder. Det resulterende produkt er en sandwichbane med garnstykker mellem to lag glasfiberarmeret PVC som illustreret til venstre i nedenstående figur.
sandwichsystem åbent system Sandwichprodukt Denne sandwichbane gennemskæres (flækkes) i midten, hvorved der dannes to tæppebaner med en luv på 7-9 mm som illustreret til højre i figuren ovenfor. Hver af de to tæppebaner pålægges derefter på bagsiden et lag PVC-pasta på et glasfibervæv. Efter hærdning af PVC-pastaen i en ovn, udskæres tæppefliser af de to tæppebaner i de bestilte størrelser. Tæppeflisernes farver og farvestruktur fastlægges ved sammensætningen af garnbundterne. Afhængigt af kundens ønsker kan fliserne herefter påtrykkes et farvet mønster.
3. Udvikling af nyt produkt og maskine til fremstilling heraf3.1 Krav til det nye produkt 3.1 Krav til det nye produkt Westbonds krav til det nye produkt var fra starten af udviklingen, at det skulle være uden PVC og phthalat-blødgørere således, at det miljømæssigt, især ved bortskaffelse af det udtjente produkt, skulle være væsentligt bedre end det eksisterende. Desuden skulle nedennævnte egenskaber stort set være på højde med det eksisterende produkts tilsvarende egenskaber:
Desuden var kravet, at produktionen af det nye produkt ikke måtte give øgede påvirkninger af arbejdsmiljøet set i forhold til det eksisterende produkt. 3.2 Nødvendige ændringer af fremstillingsprocessen Vandbaseret limsystem Før starten af udviklingen af det nye PVC- og blødgørerfrie produkt gjorde ledelsen af Westbond sig klart, at det ville være nødvendigt at benytte et vandbaseret limsystem ved fremstillingen af det nye produkt. Konsekvensen heraf ville sandsynligvis være, at det eksisterende koncept med fremstilling af et mellemprodukt i form af en sandwich måtte opgives, enten fordi sandwichstrukturen vil forhindre, at vandet i limen kan fordampe ved tørringen/hærdningen, eller fordi vanddampen vil ødelægge bindingen mellem fibre og lim. Som følge af at det blev anset for påkrævet at opgive at fremstille det nye produkt i den kendte sandwichstruktur, var det nødvendigt at undersøge, om skære-/vendeenheden, der er det centrale og geniale element i produktionsmaskinen, også kunne anvendes til fremstilling af det nye produkt. Det kritiske punkt i denne forbindelse var, om skære-/vendeenheden kunne skære og udlægge garnstykker i længder på 7-9 mm således, at der kunne fremstilles en tæppebane ved at sammenføre garnbundter og limlag, der efterfølgende tørres/hærdes i en ovn. To parallelle udviklings-forløb Det var således fra starten indlysende, at udviklingen skulle gennemføres i to parallelle forløb:
4. Forsøgsmaskine og maskinforsøg4.1 Opbygning af forsøgsmaskine og første forsøg 4.1 Opbygning af forsøgsmaskine og første forsøg Udviklingsarbejdet indledtes med opbygning af en forsøgsmaskine med en udlægningsbredde på 300 mm, hvis primære element var en skære-/vende-enhed, som var konstrueret til at skære og udlægge garner i længder på 7 mm, hvor de mindste længder, der udlægges af produktionsmaskinerne, er 14 mm. Halveringen af længderne på de afskårne garnstykker i forhold til de længder, som produktionsmaskinen udlægger, resulterede i andre krav til dimensioner og tolerancer af de forskellige elementer i vendedelen af skære/vendeenheden. Resultaterne af de første forsøg Resultaterne af de indledende forsøg med forsøgsmaskinen viste, at det ville være stort set umuligt at udlægge en regelmæssig bane af 7 mm garnstykker. 4.2 Modificering af forsøgsmaskine På grundlag af de indledende forsøg blev det derfor besluttet at ombygge forsøgsmaskinen således, at den kunne skære og udlægge garnstykker i længder på 9 mm. Transporttråd er kritisk del af vendedelen De indledende forsøgskørsler med den ombyggede forsøgsmaskine viste momentvis lovende, men ikke tilfredsstillende resultater. En nærmere analyse af vendedelens funktion viste, at egenskaberne af den transporttråd, der er en meget kritisk del af vendefunktionen, ikke var tilfredsstillende. 4.3 Fremskaffelse af transporttråd til forsøgsmaskinen I produktionsmaskinerne indgår en transporttråd med en diameter på 2 mm i skære-/vendeenhedens vendedel. Transporttråden leveres af en tysk producent. Forsøg med tyndere transporttråde viste, at diameteren skulle reduceres til mellem 1,2 og 1,5 mm, for at vendedelen kunne fungere med 9 mm garnstykker. Transporttråde til montering i forsøgsmaskinen i de nævnte dimensioner fremstillede Westbond selv ved koldstrækning af tråde på 2 mm. Koldstrakt transporttråd Som nævnt ovenfor viste de indledende forsøg, at egenskaberne af den koldstrakte tråd ikke var tilfredsstillende, sandsynligvis fordi tråden havde ændret egenskaber ved strækningen. Westbond spurgte herefter den tyske producent, om firmaet ville levere en transporttråd med en diameter på mellem 1,2 og 1,5 mm til forsøg eller alternativt stille råvarer til rådighed således, at fx en dansk plastvirksomhed kunne fremstille en transporttråd i den ønskede dimension. Den tyske producent afslog imidlertid både at fremstille en transporttråd til forsøgene og at medvirke hertil ved at stille råvarer til rådighed. Dansk plastproducent laver forsøgstråde Via DTI blev der herefter etableret kontakt til en dansk plastproducent, som havde udstyr og viden om fremstilling af transporttråde ud fra forskellige polymere. Den pågældende producent fremstillede efterfølgende forskellige transporttråde, som blev afprøvet i forsøgsmaskinen, selv om de af Westbond blev vurderet til ikke helt at have de ønskede egenskaber. For-søgskørslerne viste da også, at trådene ikke fungerede tilfredsstillende. Herefter afslog den danske plastproducent at fremstille flere tråde. Henvendelser til andre mulige leverandører og producenter af transporttråde med de søgte egenskaber endte resultatløse. Varmstrækning af transporttråd I samråd med en konsulent fra DTI besluttede Westbond herefter selv at fremstille en transporttråd ved varmstrækning af den 2 mm tråd, der anvendes i produktionsmaskinerne. Analyser udført af DTI af 2 mm tråden viste, at strækkeprocessen skulle udføres ved en temperatur på over 140-145°C, og at den strakte tråd herefter skulle afkøles hurtigt i koldt vand. Begge processer skulle udføres, for at tråden efter strækningen kunne bevare sine egenskaber - primært homogenitet og elasticitet. På grundlag af en skitse fra DTI opbyggede Westbond herefter et simpelt udstyr til varmstrækning af 2 mm tråden. Dette udstyr benyttede Westbond til at fremstille tilstrækkeligt transporttråd i dimensionen 1,2-1,5 mm til at dække forsøgsmaskinens behov. Efter monteringen af den tyndere transporttråd i forsøgsmaskinen udførtes en række korte forsøg, som viste lovende, men stadig ikke tilstrækkeligt gode resultater med hensyn til udlægning af et jævnt lag af garnstykker. 4.4 Afsluttende forsøg Fra Westbonds side var man bevidste om, at det var nødvendigt at ændre elementer i vendeenheden, for at resultatet kunne blive tilfredsstillende. Disse ændringer blev gennemført, og der blev herefter udført flere forsøg à 10-15 minutters varighed. Forsøgsmaskinen gør det ikke muligt at køre i længere tid på grund af ophobning af garnstykker. Resultaterne af alle disse forsøg var meget tilfredsstillende. Forsøgene med forsøgsmaskinen blev herefter betragtet som afsluttet. Konklusion af forsøgene med forsøgsmaskinen Konklusionen af forsøgsprogrammet er, at forsøgsmaskinen vil være i stand til, i hvert fald i perioder på 10-15 min., at udlægge 300 mm brede baner af garnstykker med en fiberlængde på minimum 9 mm af en sådan kvalitet, at de vil kunne anvendes som basis for at fremstille tæppefliser under forudsætning af, at der tilvejebringes et egnet limsystem.
5. Udvikling af nyt limsystem5.1 Krav til limsystemet 5.1 Krav til limsystemet Som tidligere nævnt er det vigtigste krav, at limen ikke indeholder PVC og blødgørere. Derudover skal limsystemet være med til at sikre, at tæppefliserne stort set har de samme egenskaber, som kendetegner det eksisterende produkt, og som er specificeret i afsnit 3.1. Limsystem baseret på latex Ledelsen af Westbond indså ved starten af udviklingen, at det med stor sandsynlighed ville være nødvendigt at benytte et limsystem baseret på syntetisk latex. Af hensyn til tæppeflisernes dimensionsstabilitet indså ledelsen også, at det ville være nødvendigt at anvende et bærevæv for limen. 5.2 Udviklingsforløb Da bærevæv af glasfiber bliver ødelagt af vandet i latex-lime, valgtes der et bærevæv af polyester. Til det første forsøg, der havde til formål at finde frem til et egnet bindemiddel, blev der valgt en latex på basis af en styren-butadien copolymer. De indledende forsøg blev gennemført i laboratoriemålestok. Forsøgsproceduren var som følger: Forsøg med en syntetisk latex Et stykke polyesterbærevæv fik påført et lag flydende bindemiddel for at lukke hullerne i bærevævet. Derefter påførtes et ca. 1,5 mm tykt lag af en syntetisk latex iblandet et fortykkelsesmiddel. Til dette limlag overførtes garnstykker således, at de stod vinkelret på limlaget, hvorefter vandet fra limen blev tørret bort i en ovn opvarmet til ca. 160°C. Herefter blev prøven udtaget af ovnen og henlagt til afkøling ved stuetemperatur. Dagen efter blev prøven sammenlignet med det eksisterende produkt. Skønsmæssigt blev prøvens egenskaber vurderet til at være tæt på det eksisterende produkts egenskaber, men knapt så gode. Noppestyrken blev målt til 1,0 kg, hvilket var i underkanten af det acceptable. Prøven blev herefter henlagt i ca. en måned, hvorefter den blev vurderet igen. Egenskaberne var nu markant dårligere og helt uacceptable. Herefter blev det besluttet at søge efter et andet limsystem. I samråd med Westbonds tyske limleverandør valgtes en anden syntetisk latex. Forsøg med syntetisk latex En prøveflise blev fremstillet efter samme procedure som nævnt ovenfor. Dagen efter fremstillingen blev prøven vurderet, og egenskaberne var stort set på højde med egenskaberne af det eksisterende produkt. Efter yderligere henholdsvis en og tre måneder var prøvens egenskaber uændrede. Forsøgsrække med syntetisk latex Det blev herefter besluttet at udføre en forsøgsrække på en af produktionsmaskinerne. Det var således nødvendigt at gennemføre forsøgene med ca. 14 mm lange garnstykker, hvilket dog er uden betydning for forsøgsresultaterne, da forsøgene udelukkende vedrørte limsystemet. Forsøgsproceduren var som følger: Forsøgsprocedure 15-20 meter polyesterbærevæv blev ved hjælp af en limvalse påstrøget et lag flydende PVC-lim for at lukke hullerne i bærevævet. PVC-limen blev valgt, fordi den var let tilgængelig. En anden lim på vandbasis uden PVC kan uden større problemer findes og anvendes. Derefter påførtes ved hjælp af en rakel (bestrygerkniv) et lag latex, som var tilsat et fortykkelsesmiddel og fyldstoffer. Herefter blev garnstykkerne vha. et transportbånd overført til polyesterbærevævet påført den fortykkede latex, der var placeret på et andet transportbånd. Det våde produkt blev herefter ført på transportbåndet gennem produktionsliniens tørreovn. Forsøgsparametre I løbet af en periode på tre dage blev der gennemført en forsøgsrække, hvorunder følgende forsøgsparametre blev varieret:
I alle forsøgene var det nødvendigt at eftertørre produktet, da tæppebanerne var fugtige efter ovnpassagen. Produktionsteknisk var forsøgene i denne række ikke særligt vellykkede, da limen på trods af forbestrygningen trængte gennem bærevævet og tilsølede transportbånd og valser. De tæppestykker, der blev produceret under forsøgene, havde imidlertid tilfredsstillende dimensionsstabilitet og noppestyrke, som blev målt til mellem 1,5 og 2,0 kg. Supplerende laboratorieforsøg Efterfølgende blev der hos den tyske limleverandør gennemført laboratorieforsøg med tættere polyesterbærevæv. Ved disse forsøg blev gennemslag af lim gennem bærevævet undgået. Desuden blev der gennemført flere laboratorieforsøg, der resulterede i tæppefliser med forbedret vedhæftning mellem polyesterbærevævet og limen. Disse tæppefliser havde desuden tilfredsstillende dimensionsstabilitet og noppestyrke. Konklusion af limforsøg På grundlag af resultaterne af forsøgsrækken og de supplerende laboratorieforsøg blev det konkluderet, at det vil være muligt at anvende et limsystem baseret på en syntetisk latex som alternativ til blødgjort PVC til fremstilling af tæppefliser af en tilfredsstillende kvalitet. Procesforløbet til fremstilling af de PVC-frie tæppebaner er skitseret i nedenstående procesdiagram:
5.3 Supplerende forsøg i produktionsskala 5.3.1 Forsøg med tætnet polyesterbærevæv Med henblik på at demonstrere at det er muligt at producere tæppebaner med et limsystem på basis af en syntetisk latex i stedet for PVC-pasta gennemførtes et forsøg i produktionsskala. Forsøget tog udgangspunkt i resultaterne af de tidligere nævnte supplerende laboratorieforsøg med den syntetiske latex. Forsøgsprocedure En bane af polyestervæv, der på forhånd var tætnet med latex og tørret, påførtes et jævnt lag latex (ca. 1,2 mm) indeholdende fyldstoffer og ca. 25% vand. Polyestervævet førtes derefter sammen med en bane af garnstykker (100% uld) med en længde på ca. 18 mm. Tæppebanen blev derefter trukket langsomt gennem en el-opvarmet ovn for at tørre og hærde limen. Måling af noppestyrken Umiddelbart efter tørringen i ovnen blev der skåret stykker af tæppebanen. På et af de afskårne tæppestykker blev noppestyrken bestemt til 0,6 kg, hvilket må betegnes som utilfredsstillende lavt. Et tæppestykke blev derefter anbragt i en varmeovn ved 140ºC i 15 minutter. Efter afkøling til stuetemperatur blev noppestyrken i tæppestykket bestemt til 1,4 kg, hvilket er tilfredsstillende. Under forsøget kunne der ikke konstateres synlig afdampning af vanddamp fra tæppebanen, hvilket var overraskende. Konklusion af forsøg med tætnet polyesterbærevæv Forsøget blev vurderet som vellykket. Ganske vist slog latexen igennem polyesterbærevævet, men i begrænset omfang, og det anses for muligt, at forbedre tætningen af polyesterbærevævet. 5.3.2 Forsøg med syntetisk latex til fremstilling af tæppesandwich Den omstændighed, at der ikke kunne konstateres synlig afdampning af vand i det foregående forsøg, gav anledning til overvejelser, om det alligevel ville være muligt at fremstille en tæppesandwich baseret på syntetisk latex. Det blev derfor besluttet at gennemføre sandwichforsøg dels med garnstykker af 100% uld, dels med 100% syntetiske garner. Fremstilling af sandwich med syntetisk latex Forsøgene blev gennemført som beskrevet under afsnit 5.3.1 med den forskel, at den tæppebane, der indledningsvis blev fremstillet, blev ført sammen med et endnu en bane af tætnet polyesterbærevæv, hvorpå der var udlagt et lag latex. Herefter førtes tæppesandwichen langsom gennem tørreovnen, hvorunder vandet fra latexen fordampede, og garnenderne blev fikseret i limlaget som ved første gennemkørsel af tæppebanen. Sandwich med uldgarn Tæppesandwichen, bestående af 100% uldgarner, blev efterfølgende flækket. De to resulterende tæppebaner blev bedømt som tilfredsstillende, idet garnstykkerne var fikseret i limen overalt. Noppestyrken blev bestemt på tæppestykker udskåret fra begge tæppebaner efter hærdning af limen i ovn til mellem 1,2 og 1,6 kg, hvilket er tilfredsstillende. Sandwich med syntetiske garner Tæppesandwichen bestående af 100% syntetiske garner var ikke tilfredsstillende, idet garnenderne i nogle områder ikke var fikseret i limlag nr. 2, hvilket kunne tyde på, at den dannede vanddamp stedvist har forstyrret fikseringen, hvilket egentlig også var forventet. Det var også forventet, at fikseringen af garnenderne i sandwichen med garnstykker af 100% uld ville blive forstyrret af vanddampudviklingen, men det skete ikke. Forklaringen kan være, at ulden ved tørringen af latexen er i stand til at optage en så stor del af vanddampen, at resten ikke skaber problemer for fikseringen. Tæppebaner uden bagsidelag Det skal tilføjes, at tæppebanerne efter flækning skal have pålagt en bagside bestående af latex på en bane af polyesterbærevæv, før tæppebanerne er færdigproducerede og parate til udskæring til færdige tæppefliser. Forsøg, der demonstrerer, at det kan lade sig gøre, er endnu ikke gennemført, men det anses for givet, at det kan lade sig gøre. Konklusion af sandwichforsøg Konklusionen af disse sandwichforsøg er, at det mod forventning er muligt at fremstille tæppefliser på grundlag af uldgarner og syntetisk latex ved den sandwichteknik, som Westbond benytter til fremstilling af tæppefliser baseret på et PVC-limsystem. Derimod ser det ikke ud til, at det kan lade sig gøre at fremstille tilfredsstillende tæppefliser ved denne sandwichmetode på basis af syntetiske garner og syntetisk latex. 5.4 Miljøvurdering Den anvendte syntetiske latex indeholder ikke klor, blødgørere eller andre miljøbelastende komponenter. Tæppefliser fremstillet med et limsystem baseret på den syntetisk latex vil derfor give færre miljøpåvirkninger under bortskaffelse ved forbrænding eller deponering end tæppefliser fremstillet med et limsystem baseret på blødgjort PVC. Blødgørere i rumluften Under brugen vil tæppefliser med blødgjort PVC afgive små mængder blødgørere til rumluften, hvilket er uheldigt, da de aktuelle blødgørere er mistænkt for at fremkalde allergi. Da den anvendte syntetiske latex ikke afgiver flygtige stoffer under brugen, forekommer en sådan risiko ikke. Emission af blødgørere Ved produktionen af de kendte tæppefliser indeholdende blødgjort PVC vil der emitteres blødgørere under hærdningen ved ca. 140°C i et omfang, der ikke er målt i det konkrete tilfælde. Dampe af blødgørere afsuges fra tørreovnene og afkastes til det fri. Da den syntetiske latex, som benyttes til de nye tæppefliser, ikke indeholder flygtige stoffer, bortset fra vand, emitteres ingen miljøbelastende komponenter ved produktionen. Merforbrug af energi Da det nye limsystem indeholder 25-30% vand, vil produktionen af de ovenfor omtalte PVC-frie tæppefliser kræve et merenergiforbrug i forhold til produktionen af de PVC-holdige tæppefliser til fordampning af limens vandindhold på ca. 0,6 kWh pr. m² tæppe inklusive bagsidebelægning.
6. Sammenfatning af resultaterneUdviklingsarbejdet har resulteret i:
7. KonklusionKonklusionen af udviklings- og forsøgsarbejdet er, at:
Nogle af de vigtigste forudsætninger for at etablere en produktion af PVC-frie tæppefliser er opfyldt gennem de opnåede resultater af udviklingsarbejdet. Da de positive resultater imidlertid er opnået enten ved forsøg i laboratorieskala eller ved korttidsforsøg i pilot- eller produktionsskala, er det ikke sikkert, at en maskine i produktionsstørrelse vil kunne producere de udviklede PVC-frie tæppefliser. Grundlaget for en beslutning om at investere i et produktionsanlæg til de PVC-frie tæppefliser er dermed utilstrækkeligt og bør udbygges med flere forsøg.
|