Udvikling af alternativt materiale til PVC i tæppefliser

5. Udvikling af nyt limsystem

5.1 Krav til limsystemet
5.2 Udviklingsforløb
5.3 Supplerende forsøg i produktionsskala
5.3.1 Forsøg med tætnet polyesterbærevæv
5.3.2 Forsøg med syntetisk latex til fremstilling af tæppesandwich
5.4 Miljøvurdering

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:

• Latexens tørstofindhold og sammensætning
• Transportbåndets hastighed
• Ovntemperatur
• Latexmængde (limtykkelse)

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.

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.