CN104302199B - 热熔粘合织物 - Google Patents

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Abstract

描述一种热熔粘合织物，尤其可在纺织工业领域用作粘合衬布，其具有由纺织材料构成的基底层，所述基底层上涂有包括聚氨酯热熔胶组合物的胶料结构。热熔粘合织物具有粘附力高的特征，尤其在例如涂有碳氟化合物、有机硅或者聚氨酯的难以粘合的面料上有很高的粘附力。

Description

热熔粘合织物
本发明涉及热熔粘合织物，尤其在纺织工业领域用作改善性能特性并且改善可加工性的粘合衬布，本发明还涉及其制作以及用作纺织品的衬布的用途。
衬布是服装的不可见骨架，可保证服帖合身并且穿着舒适。视应用情况而定，衬布有助于改善可加工性、提高性能并且使得服装稳定。除了服装之外，也可以将这些功能应用于工业纺织应用，例如家具、座垫以及家用纺织工业。
衬布的重要特性是柔软度、回弹性、手感、耐洗和护理耐久性以及基底材料在使用过程中的充分耐磨性。
衬布可以由通常还涂有胶料的无纺布、梭织布、成形环针织布或者类似的纺织织物构成，因此通常可通过加热和/或压力将衬布与面料热熔粘合在一起(粘合衬布)，这样即可将衬布贴合到面料上。视生产方法而定，各种织物均具有不同的特性。梭织布由经向和纬向的纱线构成，针织布由通过网眼组织将其连接成织物的纱线构成。无纺布由若干以机械、化学或加热方式结合成为纤维网的单根纤维构成。
若为机械结合的无纺布，则以机械缠结纤维的方式使得纤维网固结。为此要么使用针刺技术，要么利用水或蒸汽喷射实现缠结。尽管针刺可产生柔软的产品，但是手感相当不稳定，使得这项衬布技术只能在相当特殊的冷僻领域得以应用。此外，机械针刺法通常要求50g/m2以上的基本重量，这对于多数衬布应用而言太重。
利用水喷射固结的无纺布的基本重量比较低，但是一般来说很平坦而且有很少弹性。
在化学粘合无纺布的情况下，通过浸渍、喷淋或者利用其他常见的涂布方法给纤维网涂上粘合剂(例如丙烯酸酯粘合剂)，接着将其固化。粘合剂使得纤维相互结合形成无纺布，但后果是产品比较僵硬，因为粘合剂分布在大部分纤维网之中，使纤维如同在复合材料中一样相互粘合。通过纤维共混或者粘合剂选择无法弥补手感或柔软度的变化。
热合无纺布通常以压烫方式或者通过热空气固结从而用作衬布。对于无纺衬布，当今已将点状压烫固结( Kalanderverfestigung)作为标准技术。纤维网通常由专为该工艺开发的聚酯或聚酰胺纤维构成，利用压机在纤维熔点左右的温度下使其固结，其中压机的一个压辊上刻有点纹。这种点纹例如由64个点/cm2构成，例如可以具有12％的密封表面。如果不是点阵列，衬布就会呈平面状固结，手感很硬。
制作织物的上述不同方法早已为人所知，在专业书籍和专利文献中都有描述。
通常涂布在衬布上的胶料多数可以热活化，并且通常由热塑性聚合物构成。可按照现有技术在单独的步骤中将胶料涂覆到纤维织物上。已知的涂胶技术通常是粉点法、浆印法、双点法、撒粉法和热熔法，在专利文献中均有描述。当今认为双点涂布最有效，即使在护理之后也能与面料粘合，并且抗粘连性能极好。
这种双点具有双层结构，由下点和上点构成。下点渗入到基底材料之中，可作为防止胶料回渗的阻挡层，并且可用于固定上点颗粒。常见的下点例如由粘合剂和/或有助于在熔合时产生粘合力的热塑性聚合物构成。视所使用的化学品而定，下点除了有助于固定在基底材料中之外，也有助于作为阻挡层防止胶料回渗。由热塑性材料构成的上点是双层复合物中的主要粘合组分并且作为粉末撒在下点上。在抛撒过程结束之后，重新适当地吸去(下层的各点之间)多余的粉末。随后进行烧结，使得上点(热熔)粘合在下点上，从而可以作为与上点之间的粘合剂。
视衬布的用途而定，印上不同数量的点，并且/或者改变胶料用量或者点图案的几何形状。例如涂覆量为9g/m2，则点数为CP 110；若涂覆量为11g/m2，则点数为CP 52。
广为使用的还有浆印法。采用该技术时要用热塑性聚合物(通常为颗粒形式，粒径<80μm)、增稠剂和助流剂制备水性分散体，然后通常利用圆网印花法将其以点状膏体形式印刷到基底层上。接着对印后的基底层进行烘干。
已知可以使用各种不同的热熔胶作为衬布的热粘合的粘合介质。热熔粘合剂或简称热熔胶(Hotmelt)早已为人所知，通常所指的是基本上没有溶剂的产品，其在熔化状态下被涂覆到粘合面上，冷却时迅速凝固并且很快形成强度。通常使用热塑性聚合物作为热熔胶，例如聚酰胺(PA)、共聚酰胺、聚酯(PES)、共聚酯、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)及其共聚物(EVAC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、无定形聚α烯烃(APAO)、聚氨酯(PU)等等。
热熔胶具有粘合作用主要是因为热塑性聚合物能够可逆熔化成为液态熔体，由于通过熔化过程降低了其粘度，因此能够湿润待粘合的表面，从而形成对该表面的粘附力。热熔胶在冷却之后重新凝固，形成具有很高内聚力的固体，并且以这种方式与粘合面粘合。在发生粘合之后，即使冷却过程出现了体积变化并且因此而形成了机械应力，粘弹性聚合物也能保证维持粘附力。所形成的内聚力就是基布之间的结合力。
使用传统热熔胶的缺点在于，熔化温度通常较高，因此难以粘合对温度敏感的基布，并且由于聚合物的热塑性特征，在温度提高时所形成的粘合强度会迅速丧失。使聚合物分子在凝固之后相互交联(化学交联)，就能抑制后一种效应。这样就能减少或避免在温度提高后的内聚力损失，并且热熔胶的结合力保持不变。人们将在冷却过程中或者冷却之后发生化学交联的这类体系称作反应性热熔胶。例如EP1333045A2、DE3231062A1、WO1993011200A1、DE10347628A、DE4339381A1、DE10027957C1、DE102004052756A1和US20090242123A1就描述了反应性热熔胶。
在纺织领域通常使用基于聚酰胺或聚酯的胶料。但是这些胶料尤其在难以熔合的面料上没有充分的粘附力，例如光滑的聚酰胺面料、强捻面料、粘胶面料，以及涂覆了有机硅、氟碳或者聚氨酯的面料。
本发明的目的在于提供一种具有结合粘合剂的织物，所述织物甚至能在难以粘合的面料上、例如在涂有氟碳或者涂有聚氨酯的面料上具有充分的粘附力。除此之外，该织物还应当能够利用常见的熔合机很容易处理，具有极好的手感和外观特性，便于以低廉成本生产，在至多95℃下有极好的耐洗性，并且能经受干燥条件很高的循环次数。
本发明的另一目的在于，使织物尤其在横向具有很高的弹性。
按照本发明所述，所述目的通过如下热熔粘合织物得以实现，所述织物尤其用在纺织行业用作粘合衬布，所述粘合衬布具有纺织材料构成的基底层，所述基底层上涂有包括聚氨酯热熔胶组合物的胶料结构，所述热熔胶组合物含有热塑性聚氨酯，所述聚氨酯是以下物质的反应产物：
-至少一种双官能多异氰酸酯(A)，优选为脂族、脂环族或者芳族的，异氰酸酯含量为5-65重量份，与
-至少一种多元醇(B)，所述多元醇选自聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚己内酯多元醇和聚四氢呋喃多元醇的共聚物及其混合物，可选地与
-至少一种扩链剂(C)。
从属权利要求所述均为本发明的优选施方式。
按照本发明所述，织物具有胶料结构，所述胶料结构包括含有聚氨酯的热熔胶组合物。该胶料结构能使得本发明所述的织物尤其在难以熔合的面料上例如强捻面料上、涂有氟碳或聚氨酯的面料上、或者有光滑表面的面料上具有很高的粘附力。但是这些聚氨酯胶粘剂在传统面料上也具有与常规使用的聚酰胺或聚酯类似的粘附力。除此之外，使用热塑性聚氨酯还能令人惊讶地实现极好的耐洗性和很高的织物弹性，尤其在横向是这样。这因此使得可以使用比较僵硬的无纺布，而不会引起整体手感缺陷。此外，也可以单纯通过聚氨酯涂层赋予织物很高的弹性，不必采用高弹性纤维(例如BIKO纤维)或纱线。这样就能生产出具有特殊特性的产品，例如基于传统聚酰胺/聚酯无纺布的弹性腰衬布。
使用热塑性聚氨酯的另一个优点在于，本发明所述的织物具有令人惊奇的柔软、弹性、舒适的手感。衬布的手感是纺织行业的一项重要测试。尤其有利的是不使用基础有机硅整理剂就能实现舒适的手感。
使用热塑性聚氨酯的另一个优点是有很大的合成自由度。有大量单体可用来合成聚氨酯，从而便于调整所需的物理特性，例如硬度、弹性等等。
更适宜使用粉末形式的热熔胶。粒径取决于待印的表面，例如所需要的结合点的大小。如果是点图案，则粒径可以在>0μ和500μ之间变化。热塑性聚氨酯的粒径原则上并非整齐划一，而是遵循一种分布，也就是始终存在一个粒径范围。粒径必须与所需的涂布量、点大小和点分布相协调。
可想而知，可以使用反应性热熔胶，例如在室温下呈固态、可熔化的异氰酸酯封端聚氨酯预聚物。反应性热熔胶适宜在100-140℃温度范围内使用，可通过冷却首先物理凝固，随后与湿气反应发生化学凝固。对于后者体系的说明，例如可参阅专利US20090242123A1、WO2011120895A1、WO2010068736A2和WO1999028363A1。
然而，在本发明中优先使用非反应性热熔胶。所述非反应性热熔胶例如可以以薄膜或粉末形式，尤其是优选在60-190℃温度范围内具有结晶的聚酯链段的直链羟基封端聚氨酯形式使用，并且通过冷却和再结晶物理凝固。
非反应性聚氨酯热熔胶能够以粉末形式存在，并且可利用撒布法进行涂覆，这尤其适合于粘合用来生产透气织物复合材料的多孔基布。撒布法的优点还在于，这是一种适合于大规模应用的简单涂覆方法。由于热活化粉末(例如羟基封端聚氨酯)在低温下就已具有粘性，因此其适合于贴合热敏性基布，例如高级织物。由于在活化状态下有良好的流动特性，所以即使压力很低而且压紧时间很短，也能形成良好结合；而且穿透织物的风险很小。
适宜使用异氰酸酯含量为5-65重量份的C4-18脂族和/或C6-20脂环族以及C6-20芳族二异氰酸酯作为双官能多异氰酸酯(A)。使用脂族多异氰酸酯的优点在于，可以将其用来生产不黄变的产品。使用芳族多异氰酸酯的优点在于，其具有良好的结晶能力和良好的机械特性。
尤其适合使用1,4-二异氰酸基丁烷、1,6-二异氰酸基己烷(HDI)、2-甲基-1,5-二异氰酸基戊烷、1,5-二异氰酸基-2,2-二甲基戊烷、2,2,4-或2,4,4-三甲基-1,6-二异氰酸基己烷、1,10-二异氰酸基癸烷、1,3-和1,4-二异氰酸基环己烷、1,3-和1,4-双-(异氰酸基甲基)-环己烷、1-异氰酸基-3,3,5-三甲基-5-异氰酸基甲基环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯，IPDI)、4,4′-二异氰酸基-二环己基甲烷(H12MDI,HMDI)、1-异氰酸基-1-甲基-4(3)异氰酸基甲基-环己烷和双-(异氰酸基甲基)-降冰片烷和/或其异构体混合物以及甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)、1,5-萘二异氰酸酯(NDI)、3,3′-二甲基-4,4′-亚联苯基二异氰酸酯(TODI)、2,2′-二苯基甲烷二异氰酸酯(2,2′-MDI)、2,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(2,4′-MDI)、4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(4,4′-MDI)和/或其异构体混合物。
事实证明，特别适合使用脂族和脂环族二异氰酸酯1,4-二异氰酸基丁烷、1,6-二异氰酸基己烷(HDI)、2-甲基-1,5-二异氰酸基戊烷、1,5-二异氰酸基-2,2-二甲基戊烷、2,2,4-或2,4,4-三甲基-1,6-二异氰酸基己烷、1,10-二异氰酸基癸烷、1,3-和1,4-二异氰酸基环己烷、1,3-和1,4-双-(异氰酸基甲基)-环己烷、1-异氰酸基-3,3,5-三甲基-5-异氰酸基甲基环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯，IPDI)、4,4′-二异氰酸基二环己基甲烷(H12MDI,HMDI)、1-异氰酸基-1-甲基-4(3)异氰酸基-甲基环己烷和双-(异氰酸基甲基)-降冰片烷。
特别优选作为A的多异氰酸酯是1,6-二异氰酸基己烷(HDI)、1-异氰酸基-3,3,5-三甲基-5-异氰酸基甲基环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯，IPDI)和4,4′-二异氰酸基二环己基甲烷。1,6-二异氰酸基己烷(HDI)是特别优选作为A的多异氰酸酯。
适合作为B的多元醇例如是分子量为400g/mol-6000g/mol的聚酯多元醇、分子量为400g/mol-6000g/mol的聚醚多元醇、分子量为450g/mol-6000g/mol的聚己内酯多元醇、分子量为450g/mol-3000g/mol的聚碳酸酯多元醇以及分子量为800g/mol-4000g/mol的聚己内酯多元醇和聚四氢呋喃多元醇构成的共聚物。
特别优选作为B的多元醇是分子量为1000g/mol-4000g/mol的聚酯多元醇。这些多元醇均具有机械特性良好的特征，尤其是涉及弹性、磨损、回弹特性、模数值等等的机械特性，同时原料成本比较低。
在本发明的上下文中，聚酯多元醇指的是具有一个以上羟基、优选具有两个端羟基的聚酯，能够以已知的途径进行制备，例如可以用脂族羟基羧酸或者由脂族和/或芳族二羧酸和一个或多个二元醇进行制备。
适用的原料例如有琥珀酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、戊二酸、戊二酸酐、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、乙二醇、二乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇和ε-己内酯。
按照本发明所述，优选使用易于结晶的聚酯多元醇。适用的结晶聚酯多元醇例如包括基于分子中有6-12个碳原子的直链、优选非交联脂族二羧酸(例己二酸和十二烷二酸)以及分子中有4-8个碳原子的直链二醇(优选具有偶数的碳原子，例如1,4-丁二醇和1,6-己二醇)的聚酯多元醇。基于双官能起始分子(例如1,6-己二醇)的聚己内酯衍生物同样特别适用。
特别适宜使用分子量为2000g/mol的1,4-丁二醇-己二酸酯。
适合作为C的扩链剂是二价的脂族C1-8醇，例如乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、环己烷二甲醇(CHDM)和1,6-己二醇。
优选作为C的扩链剂具有偶数的碳原子。这里涉及1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇及其异构体混合物以及1,6-己二醇。1,4-丁二醇和1,6-己二醇是特别优选作为C的扩链剂。
优选使得组分A、B和C按照以下数量比进行相互反应：A＝5-25重量份，B＝100重量份，C＝0.5-15重量份。
多异氰酸酯A和醇官能化组分(多元醇B和扩链剂C)之间的摩尔比适宜在0.7和1.0之间，更适宜在0.9和1.0之间，并且特别适宜在0.94和0.98之间。
主要通过多异氰酸酯A和醇官能化组分(多元醇B和扩链剂C)之间的摩尔比控制热塑性聚氨酯的熔点，因为摩尔比偏离1.0越远，则高分子链变得越短。对于熔点特别低的热塑性聚氨酯，可以有利地将摩尔比调整到0.7和0.9之间、优选调整到0.8和0.9之间并且更优选调整到0.85和0.89之间的值。
正如本领域技术人员可理解的，摩尔比指异氰酸酯基团的摩尔数与醇基团的摩尔数之比。等摩尔比是指，异氰酸酯基团的摩尔数和醇基团的摩尔数相同，摩尔比为1.0。如果醇基团过量，则摩尔比小于1.0；如果异氰酸酯基团过量，则摩尔比为大于1.0的值。大于1.0的摩尔比不太适合于本发明所述的聚氨酯胶料，因为如果异氰酸酯基团过量，则可能会存在游离的异氰酸酯单体。
实际试验结果表明了，基于如下的非反应性聚氨酯热熔胶组合物可实现特别好的结果：至少一种异氰酸酯含量为5-50重量份、优选为5-25重量份的双官能多异氰酸酯(A)以及由B)聚酯多元醇和C)扩链剂的混合物构成的混合物，所述聚酯多元醇优选为1,6-己二醇己二酸酯，具有56的羟基数和2的官能数，所述扩链剂混合物为1,4-丁二醇和2,3-丁二醇按照比例80:20。聚酯多元醇B)的重量份适宜为100重量份。有利地，选择A与B+C的比例，使得NCO与OH的摩尔比为0.7-1.0，优选为0.9-1.0并且更优选为0.94-0.98。若为如以上所述需要熔点特低的应用，则特别适宜将摩尔比调整到0.85和0.89之间的值。
聚氨酯热熔胶组合物的熔点范围优选为80-190℃，更优选为90-150℃，还要更优选为100-130℃。
聚氨酯热熔胶组合物的MFI值优选为[160℃/2.16kg]：1-200g/10分钟，更优选为5-120g/10分钟，还要更优选为10-80g/10分钟，根据DINISO 1133进行测定。能够以简单方式批量制备聚氨酯热熔胶组合物，例如可以按照以下所述：
在90℃真空条件下对多元醇进行2小时排气和脱水。接着将多元醇加热到100℃，依次搅动加入催化剂、添加剂(例如防水解和防老化剂)以及扩链剂。最后搅动加入多异氰酸酯。现在发生放热反应，反应混合物的温度急剧升高。同时反应混合物的粘度随着反应继续进行而不断增大，然后当反应温度在起初急剧升高之后稳定在某个近似于不变的值的时候，通常就可以倒出反应混合物。这些组分的单阶反应被称作单步法。
如果配料量比较大，则适合通过反应挤出机进行连续处理。
此外，本发明所述的织物还包括基底层。可按照相应的用途或特殊质量要求选择用于基底层的纺织材料，适合使用的例如有梭织织物、针织织物、或类似织物。这里原则上本发明并不规定任何限制。本领域技术人员很容易找出适合于其应用的材料组合。基底层优选由无纺布构成。
无纺布以及纺织材料的线或纱可以由合成纤维构成，但也可以由天然纤维构成。优选使用聚酯纤维、聚酰胺纤维、再生纤维素纤维和/或粘合纤维作为合成纤维，使用羊毛或棉花纤维作为天然纤维。
所述合成纤维包括可卷曲的、卷曲和/或非卷曲短纤维，可卷曲的、卷曲的和/或者非卷曲的直接纺成的长纤维和/或有限纤维，如熔喷纤维。基底层可以是单层或多层结构。
可以使用开头所述的技术来生产无纺布。可以通过机械方式(传统的针刺、水喷射技术)、利用粘合剂或者通过热力使得纤维网的纤维结合成为无纺布。基底层在印刷之前有适度的无纺布强度即可，因为在使用粘合剂和热塑性聚合物构成的混合物进行印刷的时候，还要对基底层进行粘合剂处理并使其固结。也可以使用成本低廉的纤维原料来获得适度的无纺布强度，前提条件是这些纤维原料必须满足手感要求。也可以简化过程控制。
如果使用短纤维，则适宜用至少一台梳理机将其梳理成纤维网。这里优先选用杂乱成网技术，但是如果要实现特殊的无纺布特性和/或者希望形成多层纤维结构，也可以结合使用纵向铺网和/或横向铺网，或者选用更加复杂的梳理机装置。
纤维线密度至多6.7dtex的纤维特别适用于衬布。通常不使用较大的线密度，因为其纤维刚度很大。优先选用1.7dtex区域内的纤维线密度，但可想而知也可以选用线密度小于1dtex的超细纤维。
按照本发明的一种优选实施方式所述，将胶料结构设计成双层胶料结构，其包括直接平铺在织物上的底层，以及排列在底层上并且包含热塑性聚氨酯热熔胶组合物的顶层。
所述底层可以含有粘合剂和/或热塑性聚合物。本发明所述的粘合剂和/或热塑性聚合物优选是聚氨酯，但在这种情况下所谓聚氨酯粘合剂指的是熔点大于190℃且在熔合时并不贡献粘合力的聚合物。此类双层胶点具有胶料回渗很小的特点，因为首先涂覆的含粘合剂的层起到阻挡层作用。如果给下点掺入熔点小于190℃的热塑性聚合物，按照本发明所述优选掺入聚氨酯，那么除了上点之外，该聚合物也有助于粘合。但是衬布的粘连现象将会恶化。
粘合剂可以是丙烯酸酯、苯乙烯丙烯酸酯、乙烯-醋酸乙烯酯、丁二烯-丙烯酸酯、SBR、NBR和/或者聚氨酯类型的粘合剂，或者是上述物质的混合物。底层中的粘合剂量优选在5-70％的范围内。同样应优选将聚酯聚氨酯、优选是脂族聚酯聚氨酯、尤其是以上所述的聚酯聚氨酯用于粘合剂，因为这些聚酯聚氨酯具有极好的成膜特性，并且相互间能发生良好的物理相互作用(成膜)。还可以通过化学交联进一步提高防止粘连的能力。如果柔韧性和弹性不太重要，那么这就是有利的。例如与丙烯酸酯分散体相比的好处就是柔韧性和弹性较高、永久伸长率较小、交联温度较低并且与聚氨酯顶层的结合更好。
此外在水性下点分散液体中还可以包含有助于调整粘度和浆料流动特性的助剂。可以通过合适的粘合剂成分使得衬布的手感在很宽的范围内变化。
按照本发明的一种优选实施方式所述，顶层含有0.1-20g/m2的热塑性聚氨酯。底层优选含有0.1-20g/m2的热塑性聚氨酯。按照本发明的一种特别优选的实施方式所述，顶层和底层都优选含有2-15g/m2的热塑性聚氨酯。在该实施方式中可实现特别高的衬布弹性。
可想而知，顶层和/或者底层除了热塑性聚氨酯之外还可包含其它热塑性聚合物。不同于热塑性聚氨酯的热塑性聚合物例如可以包括基于(共)聚酯、(共)聚酰胺、聚烯烃、乙烯醋酸乙烯酯的聚合物和/或者所述聚合物的组合(混合物和链增长加成共聚物)，并且涂覆量为0.1-20g/m2。
本发明人发现了，适当选择下点的成分就能获得横向弹性特别好的织物。实际试验结果表明了，下点的成分对织物横向弹性的影响明显强于上点的成分。
按照一种优选实施方式，如上所述在底层中使用聚氨酯作为熔点大于190℃的粘合剂和/或使用熔点小于190℃的热塑性聚合物。该聚氨酯的特征在于肖氏硬度很小并且有非常柔韧的弹性结构。底层中的聚氨酯粘合剂和/或者热塑性聚氨酯不仅能够以单纯形式，而且也能以混合物形式存在。事实证明，如果聚氨酯下点中含有的聚氨酯粘合剂和/或者热塑性聚氨酯相对于底层总质量的含量各自为10-100％、适宜为30-100％、更适宜为60-100％，就能赋予织物很高的横向弹性。适合用来混合的聚合物尤其包括聚丙烯酸酯、乙烯醋酸乙烯酯、丁二烯-丙烯酸酯、有机硅、苯乙烯-丁二烯橡胶或者丁腈橡胶。优选用于与聚氨酯混合的聚合物尤其是自交联聚丙烯酸酯。该自交联聚丙烯酸酯优选具有较低玻璃化温度，具体为0℃至-20℃。
按照一种优选实施方式所述，熔点大于190℃的聚氨酯粘合剂构成水性聚氨酯分散体。
不仅可以使用聚酯分散体，而且也可使用聚醚聚氨酯分散体作为聚氨酯分散体。对于需要具有较低玻璃化转变范围并且/或者具有良好抗水解能力的聚氨酯粘合剂的应用，应优先选用聚醚聚氨酯分散体。对于需要具有良好机械特性(例如磨损)的聚氨酯粘合剂的应用，应优先选用聚酯聚氨酯分散体。
不仅可以使用芳族聚氨酯分散体，而且也可使用脂族聚氨酯分散体作为聚氨酯分散体。但是仍然优先选用脂族聚氨酯分散体，因为脂族异氰酸酯具有耐光色牢度。
聚氨酯分散体的固体含量可以在10-70％之间，优选在15-60％之间，更优选在20-60％之间，还要更优选在30-50％之间。
可以通过内部和/或者外部阴离子、阳离子或中性乳化剂来稳定聚氨酯分散体。
聚氨酯分散体的pH值优选在4.0-11.0范围内，更优选在5.0-10.0范围内，还要更优选在6-9范围内。
理想情况下，聚氨酯粘合剂在水蒸发和聚氨酯颗粒成膜之后具有机械特性良好的特征。如果聚氨酯粘合剂具有50-85 Shore A、优选50-70 ShoreA并且更优选55-65 ShoreA范围内的肖氏硬度，就适宜应用在底层之中。聚氨酯粘合剂还适宜具有400-1200％、优选600-1200％并且更优选800-1200％范围内的最大断裂伸长率。粘合剂的抗拉强度比较适宜在20-45MPa范围内，更优选在25-45MPa范围内。
聚氨酯粘合剂具有良好的低温柔韧性。聚氨酯的玻璃化转变范围在10℃以下的范围内，更优选在-40℃-+10℃之间，并且尤其在-20℃-0℃之间。
最好能够以传统的双点涂层技术涂覆顶层和底层。可以使用聚氨酯分散体形式的聚氨酯粘合剂来形成下点。这些可以具有大于190℃的熔点，从而在熔合时不会参与粘合。这种粘合剂下点的优点在于，能够以简单的方式形成例如柔软、无粘性、有弹性、能够成膜、与其它添加剂相容、耐光(不黄变)的粘合剂下点。此外，使用聚氨酯粘合剂还可大大改善与聚氨酯上点的结合，从而提高胶料体系的抗分层力。粘合剂下点的优点在于能够使其物理或者化学交联，从而大大减少粘连。
下点还可以含有熔点小于190℃从而在熔合时有助于粘合的热塑性聚合物。含有热塑性聚合物、优选含有热塑性聚氨酯、尤其含有脂族聚酯聚氨酯的下点有助于上点的粘合效应，但也会提供更高的粘连值。在下点中使用聚氨酯可使得下点有明显更好的结合力，不仅能提高抗分层力，而且也能减少粉末脱落。例如与聚酰胺相比，大大改善了与上点的固着力，并且弹性和柔韧性更高。除此之外，还有助于提高对涂层面料的粘合力。
如前所述，在上点中可以将热塑性聚氨酯与例如常见的热塑性塑料混合。事实证明，PA、PES、PP、PE、乙烯醋酸乙烯酯、共聚物等等特别适用。也可以将热塑性聚氨酯与其它热塑性塑料共同挤出(混合)。
下点中也可以有各种不同的组合。可以使用常见热塑性塑料(PA/PES/聚烯烃，乙烯醋酸乙烯酯，共聚物等等)的组合，也可以使用常见的粘合剂(丙烯酸酯分散体，有机硅分散体等等)的组合。
对于衬布领域来说，最好将热塑性聚氨酯制作成具有良好可磨性的粒料。对于上点部分(通常为80-200μm)以及下点或者浆料涂层(0-80μm)来说，最好应有这些限制之内的可磨性。研磨颗粒应具有尽可能圆的几何形状，以保证抛撒或者掺合和烧结没有缺陷。
按照本发明所述，也可以利用衬布领域的其它常见方法来使用TPU(热塑性聚氨酯)，例如粉点法、浆印法、双点法、抛撒法、热熔法、撒粉法等等，为此适宜使用其它粒径分布或者浆料配方(浆料中的热塑性聚氨酯)。
可想而知，在聚氨酯顶层和聚氨酯/粘合剂底层之间同样可以没有清晰可辨的相界，例如在涂覆颗粒形式的热塑性聚合物和与之掺合的粘合剂例如分散体形式以及任选其它组分时，即可引起这种效果。在涂覆之后粘合剂与较粗的颗粒分离，较粗的颗粒就会更多位于粘合面(例如点表面)的顶面上。粘合剂除了能够固着于基底层之中并且将其粘合之外，还可粘合较粗的颗粒，同时使得基底层表面上发生颗粒和粘合剂的部分分离。粘合剂深度渗入材料之中，颗粒则聚集在表面上。结果，较粗的聚合物颗粒尽管已嵌入在粘合剂基质之中，但是其自由(表)面在无纺布表面上同时可用于与面料直接粘合。这就导致形成类似于双点的结构，但是与已知的双点法相反，仅需一道方法步骤即可产生这种结构，也不必投入不菲的资金来吸去过量的粉末。衬布以这种方式获得的弹性和回弹能力高于基于聚酰胺或聚酯的常见聚合物的那些衬布。
优选如以上所述，以点图案将基于水性分散体作为下点和抛撒粉末作为上点的双点涂覆到基底层上，这样可增强材料的柔软度和回弹性。点图案可以呈规则或者不规则分布。但是本发明并非局限于点图案。可以按照任意的几何形状涂覆双点或浆料，例如以如下形式：直线、条纹、网状或者格栅状结构，具有矩形、菱形或者椭圆等类似几何形状的点。
制备本发明所述热熔粘合织物的一种优选方法包括以下措施：
a)提供基底层，
b)将包括聚氨酯热熔胶组合物的胶料结构涂覆到基底层的所选表面区域上，所述聚氨酯热熔胶组合物含有以下物质的反应产物形式的热塑性聚氨酯
-至少一种双官能多异氰酸酯(A)，异氰酸酯含量为5-50重量份，优选为5-25重量份，
-至少一种多元醇(B)，所述多元醇选自聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚己内酯多元醇和聚四氢呋喃多元醇的共聚物及其混合物，可选与
-至少一种扩链剂(C)，并且
c)对从步骤b)获得的基底层进行热处理，将热塑性聚合物烧结在基底层表面上或者与其烧结在一起。
优选使得胶料结构形成如上所述具有底层和顶层的双层胶料结构。首先在织物上适当涂覆水性分散体形式的粘合剂和/或者热塑性聚合物，以形成底层。接着优选以抛撒粉末形式在这上面涂覆热塑性聚氨酯。
可以直接在印刷机中给织物材料或无纺布构成的基底层印上胶料结构。为此可以在印刷之前利用增稠剂(例如部分交联聚丙烯酸酯及其盐)、分散剂、湿润剂、助流剂、织物手感改良剂之类的纺织助剂来湿润基底层，或者以任意其它方式对其进行适当处理，使得印刷过程更加具有生产可靠性。
本发明还涉及使用本发明所述的织物作为熔合在面料上的衬布的方法，其根据ENISO 9237在200Pa试验压力下测定的透气率优选小于100dm3/s*m2。
事实证明了，该织物特别适合用来熔合在面料上，所述面料至少在朝向衬布的那侧具有基于有机硅、氟碳或者聚氨酯的涂层。
按照本发明所述，可以使用各种不同的面料。事实证明了，本发明所述的织物仍然可以与难以熔合的面料相结合，例如经过疏水整理的(疏油)PES面料、纯棉或亚麻面料(疏水整理)或者经过涂层处理的光滑面料。
但是，本发明所述的热熔粘合织物并非局限于该应用。可想而知也可以有其它的应用，例如作为软垫家具、增强座垫机构、座椅套之类的家用纺织品中的熔合织物，或者作为汽车内饰、鞋类部件或卫生/医疗领域中有伸展能力的熔合织物。
不失一般性，以下将以使用本发明所述的热熔粘合织物作为纺织行业的粘合衬布为例，对本发明进行说明。
实施例
实施例1
制备热塑性TPU胶料
在3升铁皮桶中加入1000.0g聚酯多元醇(1,4-丁二醇己二酸酯，羟基数：56，官能度：2)，然后在90℃真空条件下在抽气站中进行两小时排气和脱水。接着利用加热板将多元醇加热到100℃。充分搅拌下，依次加入0.02g催化剂Dabco T95、33.1g由1,4-丁二醇和2,3-丁二醇按照比例80:20构成的扩链剂混合物、5.9g抗水解剂Stabaxol P200和140.0g异氰酸酯1,6-六亚甲基二异氰酸酯。加入二异氰酸酯之后，开始剧烈的放热反应，导致反应温度迅速升高，同时提高反应混合物的粘度。在所述的情况下，达到近似于不变的温度最大值之后倒出反应混合物。将铁桶的内容物倒入特氟龙薄膜构成的铸模之中，并且将其放在100℃的加热板上。在100℃温度下经过30分钟之后，混合物已完全反应了。
获得肖氏硬度为85°A、熔点范围为105-115℃的聚氨酯。
实施例2
制备热塑性TPU胶料
在3升铁皮桶中加入1000.0g聚酯多元醇(1,4-丁二醇己二酸酯，羟基数：56，官能度：2)，然后在90℃真空条件下在抽气站中进行两小时排气和脱水。接着利用加热板将多元醇加热到100℃。充分搅拌下，依次加入0.02g催化剂Dabco T95、33.2g扩链剂1,4-丁二醇、5.9g抗水解剂Stabaxol P200和140.0g异氰酸酯1,6-六亚甲基二异氰酸酯。加入二异氰酸酯之后，开始剧烈的放热反应，导致反应温度迅速升高，同时提高反应混合物的粘度。在所述的情况下，达到近似于不变的温度最大值之后倒出反应混合物。将铁桶的内容物倒入特氟龙薄膜构成的铸模之中，并且将其放在100℃的加热板上。在100℃温度下经过30分钟之后，混合物已完全反应了。
获得肖氏硬度为87°A、熔点范围为110-120℃的聚氨酯。
实施例3
制备织物
按照已知的双点法对85％聚酰胺和15％聚酯构成的基础重量为18g/m2的无纺布基材进行涂层处理。将除了含有乳化剂、增稠剂和加工助剂之类的常见助剂之外也含有成膜聚酯聚氨酯(涂覆量：2.5g/m2)的粘合剂用于下点。将熔点为108-116℃并且MFI值为25(g/10分钟，温度160℃/负荷2.16kg)的脂族聚酯聚氨酯抛撒在还潮湿的下点上作为上点，吸去过量粉末，然后在185℃温度下干燥(涂覆量：5g/m2)。与此类似，将聚丙烯酸酯粘合剂下点涂覆到相同的基底上，然后抛撒聚酰胺粉末。聚酰胺的熔点为108-112℃，MFI值为49(g/10分钟，温度160℃/负荷2.16kg)。在120℃温度下经过12秒并且以2.5bar压力使这些衬层熔合(压机：Multistar 1000 CU)。所使用的布料为涂有聚氨酯的布料(J.L.Ball货号：31198)。下表所示为初始剥离力、经过干燥清洁之后的抗分层力和经过60℃洗涤之后的抗分层力。
聚酰胺胶料体系 PU胶料体系
初粘力 0.7 10.7
1x干燥清洗 0.4 8.7
1x 60℃洗涤 0.2 9.5
表1
实施例4
制备基于无纺布的织物
按照已知的双点法对100％聚酯构成的基础重量为X g/m2的无纺布基材进行涂层处理。将除了含有乳化剂、增稠剂和加工助剂之类的常见助剂之外也含有成膜聚酯聚氨酯(涂覆量：1.8g/m2)的粘合剂用于下点。将熔点为98-108℃并且MFI值为56(g/10分钟，温度160℃/负荷2.16kg)的脂族聚酯聚氨酯抛撒在还潮湿的下点上作为上点，吸去过量粉末，然后在185℃温度下干燥(涂覆量：5.4g/m2)。与此类似，使用基于聚酰胺和聚酯的热塑性聚合物将聚丙烯酸酯粘合剂下点涂覆到相同的基底上，然后抛撒聚酰胺粉末。聚酰胺的熔点为108-112℃，MFI值为49(g/10分钟，温度160℃/负荷2.16kg)。在120℃温度下经过12秒并且以2.5bar压力使这些衬层熔合(压机：Multistar 1000 CU)。所使用的布料除了涂层面料(J.L.Ball货号：31050)之外，也选用了基于聚酯/棉(65％/35％)的常规面料，这种面料是实验室中使用的标准面料，因为该面料对于大量常规面料而言有代表性。下表所示为两种面料上的初始剥离力和经过60℃洗涤之后的剥离力。
表2
从以上实施例可以看出，定制的聚氨酯胶料体系不仅能在难以熔合的涂层面料上改善粘合力，而且同样也能在常规的非涂层面料上实现与常见的聚酰胺或聚酯体系至少相当的性能。
实施例5
制备基于针织布的织物
按照已知的双点法对基本重量为22g/m2的针织底布(100％聚酯)进行涂层处理。一方面使用包括热塑性下点和聚酰胺抛撒粉末的“标准”胶料体系，另一方面使用包括聚氨酯粘合剂下点和脂族聚酯聚氨酯抛撒粉末的双点系统。将掺混了乳化剂、增稠剂和加工助剂之类的常见助剂的浆料用于下点。如果是热塑性粘合剂下点，则浆料除了包含丙烯酸酯粘合剂之外，还包含基于聚酰胺和聚酯的热塑性聚合物。在下点上撒上熔点为113℃并且MFI值为71(g/10分钟)(在温度160℃且负荷为2.16kg的条件下测定)的聚酰胺作为上点。TPU浆料除了含有标准组分之外，还含有脂族聚酯聚氨酯分散体形式的粘合剂组分。这里涂上熔点为112℃、MFI值为25(g/10分钟)(在温度为1690℃且负荷为2.16kg的条件下测定)的热塑性脂族聚酯聚氨酯作为上点的抛撒粉末。
在涂层过程中涂上2.5g下点粘合剂浆料，然后撒上5g粉末。在130℃温度下经过12秒并且以2.5bar压力使这些衬布熔合(压机：Kannegiesser EXT 1000 CU)。所使用的布料为涂有聚氨酯的面料(J.L.Ball货号：31198)。下表所示为初始抗分层力、经过干燥清洁之后的抗分层力和经过60℃洗涤之后的抗分层力。
表3
但是即使在“常规”的未经涂布的面料上，聚氨酯也具有与已知的例如基于聚酰或聚酯的聚合物体系类似的粘合力。
实施例6
测定透气率
依据EN ISO 9237，有以下不同之处：
-不调理
-DIN 50014/ISO 554规定的标准气候
-试验结果的单位dm3/s*m2
试验设备：Textex FX 3300
试验压力：50Pa、100Pa或者200Pa
试样宽度：10cm
使用两种难以熔合的聚氨酯涂布的面料和两种常规的未经涂布的参考面料进行透气率测量。下表所示为测量结果：
表4
从测量结果可以看出，两种经涂布的面料均具有比两种未经涂布的层面料小得多的透气率。封闭的光滑功能涂层几乎能阻止空气透过。光滑功能层会使得表面极难粘合。所述表面层可以由各种不同的材料构成，例如基于聚氨酯、氟碳或者有机硅的材料。
实施例7
测量滞后
使用以下变量在绷帮机上进行试验：
无纺布拉伸方向：横向
试样宽度：50mm
夹紧长度：200mm
预加力：0.05N
速度循环：500mm/分钟
试验条件：22℃/50％相对湿度
在使用双点法进行涂层处理的、由85％聚酰胺和15％聚酯构成的基础重量为18g/m2的三个无纺布试样上进行滞后测量。测定横向弹性。使用聚氨酯粘合剂下点和聚氨酯胶料构成的体系对衬布1进行涂布处理。衬布2具有丙烯酸酯下点和聚酰胺上点。使用7.5g/m2胶料(2.5+5g/m2)对这两个衬布进行涂布处理。衬布3在其涂层中相当于衬布1，仅仅涂覆量提高为11g/m2(5+6g/m2)。
在绷帮机上以两种方式对本发明所述的织物进行滞后测量：
1)闭合环位置调节至多25％伸长率(上拐点)
2)闭合环力调节至多2N(上拐点)
表5-7所示为测量结果。
关于1)在闭合环位置调节过程中可以明显看出，包括聚氨酯胶料体系的衬布1具有小得多的永久伸长率，并且弹性明显大于包括聚酰胺胶料的衬布2。可以明显看出衬布2的永久伸长率要高得多，并且该值不仅在单个循环中、而且在5次循环期间以较大程度减小。而衬布1的永久伸长率则在循环期间只有很小变化。还可通过提高聚氨酯胶料系统的涂覆量(衬布3)强化这两种效应。
关于2)在闭合环力控制过程中可观察到相同的效应。衬布2的永久伸长率大大高于涂有聚氨酯的衬布1和3。在5次测量系列期间，衬布2的永久伸长率为15-20％，明显比较高，在一次测量循环之内减小的程度也强于涂有聚氨酯的衬布1和3。(测量曲线向右移动)。同样又一次证实了提高弹性作用的聚氨酯点涂层引起的弹性增益效应(比较衬布1与衬布3)。
表8-10所示为测量结果。
衬布1的滞后测量
表5
衬布2的滞后测量
表6
衬布3的滞后测量
表7
衬布1的滞后测量
表8
衬布2的滞后测量
表9
衬布3的滞后测量
表10

Claims (20)

1.热熔粘合织物，其具有纺织材料构成的基底层，所述基底层上涂有胶料结构，其中，所述胶料结构包括聚氨酯热熔胶组合物，所述聚氨酯热熔胶组合物含有以下物质反应产物形式的热塑性聚氨酯：
至少一种双官能多异氰酸酯(A)，异氰酸酯含量为5-65重量份，与至少一种多元醇(B)，所述多元醇选自聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚己内酯多元醇和聚四氢呋喃多元醇的共聚物及其混合物，以及与
至少一种扩链剂(C)，
其特征在于，所述胶料结构被设计成双层胶料结构，其包括直接平铺在织物上的底层，以及排列在所述底层上并且包含热塑性聚氨酯胶料的顶层，其中所述底层含有熔点大于190℃的聚氨酯作为粘合剂，并且/或者含有熔点小于190℃的热塑性聚氨酯
其特征在于，组分双官能多异氰酸酯A、多元醇B和扩链剂C以相应于0.7-1.0的NCO与OH的摩尔比的双官能多异氰酸酯A与多元醇B+扩链剂C的数量比进行反应，并且作为扩链剂C的扩链剂是二价的脂族C1-8醇。
2.根据权利要求1所述的热熔粘合织物，其特征在于，所述热熔粘合织物在纺织行业中用作粘合衬布。
3.根据权利要求1所述的热熔粘合织物，其特征在于，所述双官能多异氰酸酯是脂族、脂环族或者芳族的。
4.根据权利要求1所述的热熔粘合织物，其特征在于，所述多元醇(B)选自分子量为400g/mol-6000g/mol的聚酯多元醇、分子量为400g/mol-6000g/mol的聚醚多元醇、分子量为450g/mol-6000g/mol的聚己内酯多元醇、分子量为450g/mol-3000g/mol的聚碳酸酯多元醇、分子量为800g/mol-4000g/mol的聚己内酯多元醇和聚四氢呋喃多元醇的共聚物及其混合物。
5.根据上述权利要求中任一项所述的热熔粘合织物，其特征在于，所述双官能多异氰酸酯(A)包括异氰酸酯含量为5-65重量份的C4-18脂族、C6-20脂环族和/或者C6-20芳族二异氰酸酯。
6.根据上述权利要求中1-4任一项所述的热熔粘合织物，其特征在于，所述扩链剂选自乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇及其异构体混合物、1,5-戊二醇及其异构体、环己烷二甲醇(CHDM)、1,6-己二醇及其异构体和上述混合物。
7.根据上述权利要求1-4中任一项所述的热熔粘合织物，其特征在于，组分双官能多异氰酸酯A、多元醇B和扩链剂C在有至少一种催化剂、至少一种抗水解剂和/或者至少一种抗老化剂存在的条件下进行反应。
8.根据上述权利要求1-4中任一项所述的热熔粘合织物，其特征在于，组分双官能多异氰酸酯A、多元醇B和扩链剂C以相应于0.9-1.0的NCO与OH的摩尔比的双官能多异氰酸酯A与多元醇B+扩链剂C的数量比进行反应。
9.根据上述权利要求1-4中任一项所述的热熔粘合织物，其特征在于，组分双官能多异氰酸酯A、多元醇B和扩链剂C以相应于0.94-0.98的NCO与OH的摩尔比的双官能多异氰酸酯A与多元醇B+扩链剂C的数量比进行反应。
10.根据上述权利要求1-4中任一项所述的热熔粘合织物，其特征在于，组分双官能多异氰酸酯A、多元醇B和扩链剂C以相应于0.8-0.9的NCO与OH的摩尔比的双官能多异氰酸酯A与多元醇B+扩链剂C的数量比进行反应。
11.根据上述权利要求1-4中任一项所述的热熔粘合织物，其特征在于，组分双官能多异氰酸酯A、多元醇B和扩链剂C以相应于0.85-0.89的NCO与OH的摩尔比的双官能多异氰酸酯A与多元醇B+扩链剂C的数量比进行反应。
12.根据上述权利要求1-4中任一项所述的热熔粘合织物，其特征在于，所述热塑性聚氨酯热熔胶组合物的熔点范围在60℃-190℃之间。
13.根据上述权利要求1-4中任一项所述的热熔粘合织物，其特征在于，所述热塑性聚氨酯热熔胶组合物的熔点范围在100℃-140℃之间。
14.根据上述权利要求1-4中任一项所述的热熔粘合织物，其特征在于，纺织材料是梭织织布、针织织布、或者无纺布。
15.根据上述权利要求1-4中任一项所述的热熔粘合织物，其特征在于，不同于热塑性聚氨酯的热塑性聚合物基于(共)聚酯、(共)聚酰胺、聚烯烃、乙烯醋酸乙烯酯，并且/或者包括所述聚合物的组合(混合物和共聚物)。
16.根据上述权利要求1-4中任一项所述的热熔粘合织物，其特征在于，所述粘合剂基于丙烯酸酯、苯乙烯丙烯酸酯、乙烯醋酸乙烯酯、丁二烯-丙烯酸酯、SBR、NBR或者聚氨酯，或者包括这些粘合剂的混合物。
17.制备权利要求1-16中任一项所述热熔粘合织物的方法，包括以下方法步骤：
a)提供基底层，
b)将包括聚氨酯热熔胶组合物的胶料结构涂覆到基底层的所选表面区域上，所述聚氨酯热熔胶组合物含有以下物质的反应产物形式的热塑性聚氨酯：
至少一种双官能多异氰酸酯(A)，异氰酸酯含量为5-65重量份，与
至少一种多元醇(B)，所述多元醇选自聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚己内酯多元醇和聚四氢呋喃的共聚物及其混合物，还与
至少一种扩链剂(C)，并且
c)对从步骤b)获得的基底层进行热处理，将热塑性聚合物烧结在基底层表面上或者与其烧结在一起。
18.使用权利要求1-16中任一项所述的织物作为熔合在面料上的衬布的方法。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述面料在200Pa试验压力下具有小于100dm3/s*m2的透气率。
20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，面料至少在朝向衬布的一面上具有基于有机硅、氟碳或者热塑性聚氨酯的涂层。
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