由膨胀的热塑性聚氨酯颗粒泡沫制成的隔间地板覆盖物的制作方法
【专利说明】由膨胀的热塑性聚氨酯颗粒泡沬制成的隔间地板覆盖物
[0001] 本发明涉及包含泡沫垫的隔间地板覆盖物，所述泡沫垫含有膨胀的热塑性聚氨酯 珠粒泡沫，还涉及制备所述隔间地板覆盖物的方法，以及膨胀的热塑性聚氨酯珠粒泡沫用 于制备隔间地板覆盖物的用途。（针对本申请的目的，热塑性聚氨酯还简称为"TPUs"，膨胀 的热塑性聚氨酯还简称为"E-TPUs"）。
[0002] 针对本发明的目的，术语"隔间地板覆盖物（stall floorcovering) "不仅包括由 真正的隔间（即为动物提供长期住宿的真正的房屋）所代表的区域的地板覆盖物，也包括 用于动物短期或长期停留的任何地板的覆盖物，其包括例如由动物的小隔间（cubicles)、 小隔间进入通道、其他通道和走道所代表的区域的地板覆盖物。
[0003] 对于隔间地板覆盖物的要求有很大差异，取决于动物种类和使用区域：与饲养家 畜（奶牛或猪）有关的要求不同于例如与饲养马或狗有关的要求。对用于隔间、小隔间、小 隔间进入通道、走道和外部区域等的地板覆盖物的各自要求也存在差异。然而，对与所有隔 间地板覆盖物和所有动物种类有关的特定特性存在一定要求。
[0004] 例如，适合于奶牛的隔间地板覆盖物（被称为牛床垫）具有改善牛的福利的目的， 并因此增加牛奶产量。因此，不仅要求良好的隔热性能而且要求高的防滑性和高的机械强 度。同样应该具有合适的柔软度。原则上，最大柔软度是可取的；然而，增加柔软度通常伴 随着压痕深度的增加，所述压痕深度不应变大到造成隔间地板覆盖物严重压缩以致隔间地 板覆盖物遭受阻尼性能过度损失并减少在其上的动物的舒适度的程度。另一要求是在长期 使用期间保持高水平的弹性（低的压缩形变）。由于与卫生相关的原因，牛床垫的吸水性应 最小化。此外，牛床垫应对尿液、粪便和乳酸具有化学耐性。
[0005] 此外，奶牛床垫应是尺寸稳定的且具有低重量，以便使铺设所述奶牛床垫所需的 技术资源最小化。另一方面必须考虑成本效益。
[0006] 因此，存在各种用于制备隔间地板覆盖物的已知的塑料材料和设计，以尽量满足 此类要求：
[0007] 例如，由固体橡胶垫制成的隔间地板覆盖物或由经粘合剂处理以形成垫子的粒状 橡胶制成的隔间地板覆盖物具有高的机械强度值和低的水分吸收值，但其在隔热值和可变 形性（柔软度）方面不能令人完全满意。
[0008] 相反，由泡沫例如粘合的聚氨酯片状泡沫或胶乳泡沫制成的隔间地板覆盖物充分 地显示出更好的隔热性和可变形性（柔软度），但在机械强度和吸水性方面通常是不利的， 原因在于其开孔泡沫结构。这些缺点可通过使用箔作为泡沫垫的包装并且给所述垫提供机 械稳定的无法渗透液体的外层（夹层结构）而在一定程度上被消除。然而，这需要更复杂 的制备方法，并且这些制备方法使得相应的隔间地板覆盖物更加昂贵。此外，在使用或清洗 (例如通过高压清洗器）期间，可能对所述箔产生损坏。
[0009] EP 1 917 852 Al公开了一种用于动物隔间的地板覆盖物，其必须包括至少两个 层Sl和S2,以及一种封边的方法，其中Sl可以是纤维材料或优选为泡沫，并且S2包含一 种热塑性聚合物P2。提及用于形成泡沫层Sl的合适的聚合物为各种各样的塑料，优选为 PVC泡沫、PE泡沫、PP泡沫和PE共聚物泡沫；明确提及的是购自Trocellen GmbH的PE泡 沫Trocelleii'classic C-MN3 和购自 Otto Bock SchaumstofTwerke GmbH 的聚氨醋酿泡 沫一一但是对于这些泡沫而言没有提供任何类型的更加详细的描述。许多聚合物被描述为 用于形成外层S2的优选材料P2 ;热塑性聚氨酯仅被提及作为很多可能的且非优选的材料 P2 之一。
[0010] 尽管根据EP 1 917 852 Al的用于动物隔间的地板覆盖物具有足够的柔软度，但 是它们在作为笨重动物例如奶牛的衬底方面需要改进，原因在于它们具有相对大的压痕深 度，以及在残余变形（residual deformation)方面和在长期使用期间特别是在外层S2遭 受损坏后在磨损方面需要改进。
[0011] 当然，现有技术记载中还存在被开发用于其他应用的地板覆盖物，例如运动用地 板。然而，相关技术教导不一定能适用于隔间地板覆盖物。因此，尽管对于每种类型的地板 覆盖物而言某些特性（例如在长期使用期间的良好的耐磨性）是可取的，但是用于获得一 种应用的所述特性的技术方案也不一定适合不同的应用（例如因为承受了重量为75kg的 运动员的运动用地板的机械负荷不同于承受了重量为750kg的有蹄类动物的隔间地板的 机械负荷）。对隔间地板覆盖物的一些上述要求与其他地板覆盖物完全无关；（例如，耐尿 液性通常不是运动用地板的标准）。
[0012] 尽管由聚乙烯泡沫制成的地板覆盖物，例如记载于DE 43 42 200 A中作为体操垫 的那些，具有良好的可变形性和几乎为零的吸水性，但是它们在长期的脚下荷载后显示出 高的残余变形，并因此它们非常不适合作为隔间地板覆盖物。
[0013] US 2010/0047550 Al公开了混合材料，其特别用在鞋底、家具软垫和用于玩耍区 域、跑道和室外和室内体育设施的地板覆盖物中。混合材料包括在由聚氨酯制成的基材中 的膨胀的TPU珠粒。在此，聚氨酯基材可由密实材料例如粘弹性凝胶或TPU构成，或者可由 泡沫材料例如软质泡沫、半刚性泡沫或整体泡沫构成。基材与膨胀的TPU珠粒的良好粘合 被加强，且具有良好的机械特性和回弹性。然而，这些混合材料不一定能用作隔间地板覆盖 物，原因在于需要进一步改善在苛刻条件下长期使用期间的耐磨性以及渗水性，其根据US 2010/0047550 Al需经广泛调整。
[0014] 因此，本发明的目的是提供一种重量轻的隔间地板覆盖物，其容易铺设，且不具有 现有技术中记载的地板覆盖物的上述缺点，且特别显示出合适的柔软度（对应于可观、但 不过度的压痕深度）、长期使用期间低的残余变形、长期使用期间低的磨损和低的水分吸收 值的改进的结合。此外，隔间地板覆盖物旨在通过简单且因此不昂贵的制备方法获得。
[0015] 因此，已经发现包含泡沫垫的隔间地板覆盖物，所述泡沫垫包含膨胀的热塑性聚 氨酯珠粒泡沫。
[0016] 本发明的隔间地板覆盖物可简单且廉价地制备，其重量轻且易铺设，并且与已知 的隔间地板覆盖物相比显示出合适的柔软度（对应于可观、但不过度的压痕深度）、长期使 用期间低的残余变形、长期使用期间低的磨损和低的吸水性的改进的结合。本发明的隔间 地板覆盖物的泡沫形态产生低密度的模制品和高水平的隔热性。此外，本发明的隔间地板 覆盖物对动物排泄物具有长期抗性。
[0017] 下文更加详细地描述了本发明的隔间地板覆盖物、用于制备所述隔间地板覆盖物 的方法和膨胀的热塑性聚氨酯珠粒泡沫用于制备所述隔间地板覆盖物的用途。
[0018] 原则上，本领域技术人员已知的和记载于文献中的所有TPUs均适合制备本发明 的隔间地板覆盖物，所述隔间地板覆盖物包含由E-TPU珠粒泡沫制成的泡沫垫。
[0019] 合适的TPUs和基于TPU的发泡E-TPU珠粒及其制备方法公开于例如WO 94/20568 和 TO 07/82838 中。
[0020] 优选可使用的TPUs的肖氏硬度为50肖氏A至75肖氏D，优选60肖氏A至100肖 氏A，特别优选为65肖氏A至85肖氏A，根据DIN IS07619-1DE对厚度为6mm的由非膨胀 的热塑性聚氨酯制成的试样进行测定。
[0021] 优选可使用的TPUs特别是那些其中熔点范围起始于130°C之下，特别优选起始于 120°C之下（以20K/min的加热速率由DSC测定）且其中根据DIN EN ISO 1133在21. 6kg 的施加重量和190°C下热塑性聚氨酯的熔体流动速率（MFR)为至多250g/10min，优选熔体 流动速率小于200g/10min，特别优选熔体流动速率小于150g/10min的TPUs。
[0022] 热塑性聚氨酯及其制备方法是众所周知的，并且记载于例如上述说明书中的文献 中。
[0023] 由TPUs可制备膨胀的、即发泡的TPU珠粒，特别是通过本领域技术人员已知的和 记载于文献中的悬浮法或挤压法。在这些方法中，发泡的E-TPU珠粒可直接或间接获得， 即，通过包含发泡剂的未发泡的可膨胀性TPU珠粒作为中间体获得；（针对本发明的目的， 术语"膨胀的TPU珠粒"和"膨胀的TPU泡沫珠粒"的含义相同，且均描述为单独的发泡TPU 珠粒）。
[0024] 在悬浮法中，在封闭反应器中将粒状材料形式的TPU与水、悬浮剂和发泡剂一起 加热至粒状材料的软化温度之上。在此，将聚合物珠粒浸渍在发泡剂中。然后一种可行方 案是冷却热的悬浮液，于是包含着发泡剂的珠粒硬化，并且使反应器的压力降低。所得的 包含发泡剂的可膨胀性珠粒在后续步骤中通过加热而发泡，从而产生膨胀的珠粒。在另 一个替代方案中，热的悬浮液在不冷却的情况下被突然减压（爆炸膨胀过程（explosion expansion process))，于是包含发泡剂的软化珠粒立即发泡，从而产生膨胀的珠粒，参见 例如 WO 94/20568。
[0025] 在挤压法中，熔融的TPU在挤压机中与引入至挤压机中的发泡剂一起混合。在一 个可行方案中，包含发泡剂的混合物在不会使粒状TPU材料发泡（膨胀）的压力和温度下 被挤出和粒化，其例如可通过在超过2bar的水压下操作的水下造粒机而实现。该方法产生 包含发泡剂的可膨胀性珠粒，其在后续步骤中通过加热而发泡以产生膨胀的珠粒。在另一 个替代方案中，还可以在不使用超大气压力的情况下挤出并粒化该混合物。在此过程中，通 过造粒获得恪融线材泡沫（melt strand foams)和发泡珠粒。
[0026] 适合制备本发明的包含泡沫垫的隔间地板覆盖物的膨胀的TPU泡沫珠粒的体积 密度优选为l〇kg/m 3至300kg/m 3,优选为25kg/m3至200kg/m 3,特别优选为50至150kg/m3。
[0027] 膨胀的TPU珠粒通常至少近似为球形，并且通常具有的直径范围为0. 2至50mm，优 选为0. 5至20_，特别为1至15_。在非球形例如椭圆形、细长形或圆柱形的情况下，珠粒 直径意指最长尺寸。
[0028] 膨胀的TPU珠粒可用于原则上为本领域技术人员已知的制备膨胀的TPU珠粒泡沫 的过程中；（针对本发明的目的，表述"膨胀的TPU珠粒泡沫"描述为一种可通过粘接和/或 熔合各个发泡的TPU珠粒获得的泡沫模制品）。例如，在连续或间歇过程中，膨胀的TPU珠 粒可借助于粘合剂例如通过使用本领域技术人员已知的聚氨酯粘合剂而彼此粘接。在连续 或间歇过程中，膨胀的TPU珠粒优选可通过暴露于热量而彼此熔合，其中在熔合期间原则 上还可添加粘合剂。然而，膨胀的TPU珠粒特别优选通过暴露于借助热空气或特别是蒸汽 的热量而彼此熔合，从而形成膨胀的TPU珠粒泡沫；在一个特别优选的实施方案中，在不使 用粘合