Udvikling af alternativt materiale til PVC i tæppefliser

Sammendrag

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.

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.

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:

1. Opbygning af forsøgsmaskine og forsøgskørsler med denne

2. Udvikling og afprøvning af nyt limsystem på eksisterende produktionsudstyr

Tæppefliser uden PVC er inden for rækkevidde

Konklusionen af udviklings- og forsøgsarbejdet er, at:

• skære-/vendeenheden, der er den centrale og geniale element i West-bonds eksisterende produktionsmaskine, kan modificeres til at skære og udlægge 300 mm brede, regelmæssige baner af garnstykker i en længde på minimum 9 mm i perioder på mindst 10-15 minutter
• der er tilvejebragt et nyt limsystem baseret på en syntetisk latex, udlagt på et tæt polyesterbærevæv, der vil kunne anvendes til at fremstille tæppefliser af en tilfredsstillende kvalitet
• det mod forventning har vist sig muligt at fremstille tæppebaner af en tilfredsstillende kvalitet ud fra uldgarner og med et limsystem baseret på en syntetisk latex via den sandwichteknik, som Westbond hidtil har benyttet til at fremstille PVC-limede tæppefliser med
• det efter forventning ikke har været muligt at fremstille tæppebaner af en tilfredsstillende kvalitet ud fra syntetiske garner og et limsystem baseret på syntetisk latex via sandwichteknikken
• en produktion af tæppefliser baseret på det nye limsystem vurderes at give mindre påvirkninger af arbejdsmiljøet og det ydre miljø end produktionen af tæppefliser med blødgjort PVC. Dog vil brugen af det nye limsystem medføre et større energiforbrug til afdampning af det vand, der tilføres med latex-limen

Nogle af de vigtigste forudsætninger for at etablere en produktion af PVC-frie tæppefliser er dermed opfyldt gennem de opnåede resultater af udviklingsarbejdet.

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.

Opbygning af forsøgsmaskine og udførte 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.

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.

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.

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.

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.

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
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 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 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.