AUSGANGSSITUATION
Derzeit verlegte elastische Bodenbeläge sind werkseitig mit einer dünnen Vergütung aus irreversibel vernetztem Polyurethan (PU) ausgerüstet, die einen möglichst langanhaltenden Belagsschutz gegenüber mechanischen Einflüssen sowie gegenüber Anschmutzungen bieten soll. In Bereichen hoher Beanspruchung können Schädigungen der PU-Vergütung schon nach wenigen Monaten auftreten. Verschlissene Stellen führen zu einer Änderung bodenbelagsrelevanter Eigenschaften.
Eine Sanierung elastischer Bodenbeläge ist derzeit nur unter erheblichem technischen und zeitlichen Aufwand möglich. Um eine Sanierung der PU-Vergütung zu umgehen, werden elastische Bodenbeläge häufig aufwendig mit Pflegedispersionen befilmt. Die Lebensdauer erneuerbarer Pflegebefilmungen ist kurz und die Erneuerung dieser Schutzschichten ist sehr aufwendig und führt ferner zu deutlichen Verzögerungen im Betriebsablauf von Gebäudebetreibern.
PROJEKTZIEL
Ziel des beantragten Forschungsvorhabens war die Entwicklung und Herstellung einer sog. Temperatur-connectiven Polyurethan-Vergütung, die aus speziell zu entwickelnden thermoplastischen Polyurethanen (TPUs) mit thermisch schaltbaren vernetzenden Funktionen besteht. Eine derartige Temperatur-connective PU-Vergütung sollte eine wirtschaftliche Sanierung elastischer Bodenbeläge ermöglichen.
LÖSUNGSWEG
Folgende Arbeitsschwerpunkte wurden bearbeitet:
Synthese u. Charakterisierung kurzkettiger thermoplastischer Polyurethane (TPU)
Synthese thermisch schaltbarer vernetzender Funktionen (TSF)
Synthese u. Charakterisierung kooperativer TPUs (koTPU)
Herstellung u. Charakterisierung Temperatur-connectiver Nutzschichten
Elastische Bodenbeläge mit Temperatur-connectiver PU-Vergütung
Oberflächenstrukturierung durch Prägung
Auswahl u. Charakterisierung von NIR-Absorbern
Erneuerung und Restrukturierung
Verschleißfestigkeit, Beständigkeit und Barrierewirkung
Langzeitstabilität der Temperatur-connectiven PU-Vergütung
Konzeptentwicklung zur Überführung in den Praxismaßstab
Abb. 1: Mit koTPU vergüteter und geprägter elastischer Bodenbelag
ERGEBNISSE | NUTZEN
Im Rahmen des Forschungsprojektes wurde eine Temperatur-connective PU-Vergütung (TCP) entwickelt, die eine einfache Sanierung elastischer Bodenbeläge ermöglicht, Zum einen ist deren vollflächige
oder partielle Erneuerung möglich und zum anderen ist sie mittels Prägeformen strukturierbar (Abb. 1). Durch die Prägung lassen sich bodenbelagsrelevante Eigenschaften (z. B. optisches Erscheinungsbild, Rutschhemmung, Anschmutzverhalten) im Rahmen der Herstellung einstellen und während der Gebrauchsdauer durch Restrukturierung aufrechterhalten.
Die Temperatur-connective PU-Vergütung basiert auf thermoplastischen PUs mit thermisch schaltbaren vernetzenden Funktionen als Endgruppen (kooperative TPU), wodurch sich der Vernetzungszustand der Vergütung gezielt über die Temperatur regulieren lässt. Aufgrund des temperaturabhängigen Vernetzungszustands der TCP liegt diese unter Applikations- bzw. Restrukturierungsbedingungen im fließfähigen bzw. hochviskosen Zustand vor, wohingegen sie unter Gebrauchsbedingungen fest ist. Eine Haftung der Temperatur-connectiven PU-Vergütung am elastischen Bodenbelag wurde durch speziell entwickelte Nutzschichten realisiert.
Die Oberflächen von unvergüteten elastischen Bodenbelägen wurden mittels verschiedener Verfahren (Beflammung, Plasma) aktiviert, um über die generierten Hydroxy-Gruppen TSF zu immobilisieren und so Bodenbeläge mit Temperatur-connectiver Nutzschicht darzustellen, die aufgrund einer Funktionalisierung mit thermisch schaltbaren vernetzenden Funktionen reversible Bindungen zur Vergütung ausbilden. Durch Compoundierung eines mineralischen NIR-Absorbers mit koTPU konnten TCP hergestellt werden, bei denen ein Zusammenhang zwischen der resultierenden Oberflächentemperatur und der Bestrahlungsdauer sowie dem Gehalt an IR-Absorbern festgestellt wurde. Die Temperatur-connective PU-Vergütung wurde in Scheuertests definierter mechanischer Beanspruchung ausgesetzt und zeigte unter praxisüblicher Gebrauchsbeanspruchung nur leichte Abnutzung. Zuletzt wurde ein Konzept für einen Thermoprägeapplikator, der über eine Delaminierungs- und eine Laminierungszone verfügt, erstellt.
Dank
Das IGF-Vorhaben 20899 BG der Europäischen Forschungsgemeinschaft Reinigungs- und Hygienetechnologie e. V., Campus Fichtenhain 11, 47807 Krefeld, wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.