CN104945642B - 透气膜的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造基于聚氯乙烯(PVC)的透气膜的方法，该方法包括的步骤有：1.制备糊料，该糊料包含由PVC组成的第一组分、由异物组成的第二组分和由辅料和添加材料组成的第三组分，这些组分相互混合成为糊料，2.在垫板上涂覆糊料，3.在热供给的条件下干燥并胶化涂敷在垫板上的糊料形成膜，其中，赋予膜透气性的气孔从膜的一个表面延伸至另一个表面。

Description

透气膜的制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造基于聚氯乙烯(PVC)的透气膜的方法。
背景技术
基于PVC的膜例如使用在人造革的制造领域中，其中，通常为纺织物、玻璃纤维织物或碳纤维织物、针织物、聚合物泡沫或无纺织物覆上这类PVC膜的涂层。该涂层可以根据应用情况紧凑地或泡沫化地设置并例如通过压印具有粒状表面，从而使其符合皮革结构。
如果基于PVC的膜应具有透气特性，这例如有利于在座椅套或鞋表面材料以及墙壁和天花板的装饰布领域中的使用，为了实现水蒸气的通过，该膜必须具有足够数量的、可以使水蒸气通过的气孔。
现有技术中已知，基于PVC的不透气膜例如借助针扎而形成透气膜，即通过机械方式引入气孔。
DE 1 960 992 A1中已知一种透气、微孔薄膜材料的制造，该薄膜材料由含有聚氨酯弹性体和聚氯乙烯的聚合物混合物构成，为此溶解在有机溶剂中的聚合物以薄层形式涂覆在基底上，该基底的表面由沉淀剂润湿而且这样被涂层的基底的底面与一面由沉淀剂润湿的多孔载体接触，直至聚合物在基底的表面上以基本为粗空腔的形式析出微孔层。因此，已知的方法不仅在设备技术上相当耗费成本且效率低，而且由于优选使用的溶剂二甲基甲酰胺而在健康和环保方面需要进行改进。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种用于制造基于PVC的透气膜的方法，该方法特别是由于简单的方法而即使在已有的设备上也能出色地实施而且不需使用危害健康和环境的溶剂。
按照本发明，为实现该目的而提出了根据权利要求1的特征所述的方法。
本发明有利的设计和扩展方案为从属权利要求的内容。
按照本发明的方法基于以下步骤的顺序：
1.制备糊料，该糊料包含由PVC组成的第一组分、由异物组成的第二组分和由辅料和添加材料组成的第三组分，这些组分相互共同搀杂、分散和/或混合成为糊料。
2.在适合的垫板上涂覆由第一组分至第三组分制成的糊料。
3.在热供给的条件下干燥并胶化涂敷在垫板上的糊料，其中，产生了期望获得的膜，在该膜中从膜的一个表面延伸至另一个表面的气孔自动地形成，该气孔赋予膜所期望的透气性。
按照本发明的方法的特征本质在于，首先，制造膜所需的原料全部例如在同一个容器中例如搅拌混合成为糊料，然后该糊料以适合的、以下还将说明的方式涂敷在适合的、以下同样还将说明的垫板上而且随后垫板上的糊料仅通过热供给干燥、可能发生反应并胶化，其中，产生膜而且在膜形成期间在原处形成期望的、用于获得膜的透气特性的气孔。
为了在热供给的条件下干燥并胶化糊料期间自动形成上述孔，本发明用到了糊料由化学不相容的组分，即PVC和异物组成的效应。为此，该异物在糊料中仅具有微弱甚至没有润湿性。在糊料的干燥并胶化期间，这些不相容的组分在各个相界或晶界上形成裂纹和/或空穴，它们从膜的一个表面延伸通过另一个表面，因此在膜上形成气孔而且此外通过如下进一步说明的方法组成和方法实施相应地调整，从而能够影响和能够调整气孔的大小。
由于按照本发明的糊料除了来自各组分的水以外没有添加危害健康或环境的有机溶剂条件，因此按照本发明的方法实现了无溶剂地制造基于PVC的透气膜。
为形成糊料，各组分可以仅添加一定量的水，从而调节糊料的黏度。例如第二组分中的水含量对于在糊料的干燥期间按照本发明形成气孔成为透气膜起到积极影响。
按照本发明的一个方案，第一组分包含K值为65至80，优选70-76的乳液法PVC以及悬浮法PVC、包括商业常用的微悬浮法PVC。在按照本发明的方法的范围内也能够使用上述PVC类型的混合物。
按照本发明的另一个方案，第二组分包含基于聚氨酯，特别是聚醚聚氨酯、聚酯型聚氨酯、聚碳酸酯型聚氨酯的分散体或混合物。
或者第二组分还可以包含水和乳化剂组成的混合物。在本发明的意义上适合的乳化剂例如使用基于聚乙烯、硫酸盐、磷酸盐或胺类的皂类。另外还提出，相对于于100重量％的第一组分，使用0.2至10重量％的皂类和2至50重量％的水作为第二组分。
按照本发明的另一个方案，糊料中第一和第二组分的含量这样选择，即假设这两个组分的总量为100重量％，糊料包含2至60重量％的第二组分和98至40重量％的第一组分。除此之外，在该重量含量分配中不考虑加入糊料的、由辅料和添加材料构成的第三组分，即第三组分额外地加入由第一和第二组分组成的100重量％的糊料。第三组分中的辅料和添加材料的添加量可以在由各个生产商预设定的添加量范围内变动并且在该范围内没有一般的限制。
第三组分的辅料或添加材料例如可以包括填充剂、增塑剂、交联剂、稳定剂、助促进剂(Kicker)、硅酮、阻燃剂、添加剂和/或颜料。
按照本发明的一个方案，可以考虑碳酸钙、纤维素，特别是Arbocel纤维素、硫酸钙、硫酸钡、二氧化硅，如TS100、氢氧化铝、氧化铝、氧化锌和溴化锌作为填充剂。
在按照本发明的方法范围内使用的塑化剂的选择也像填充剂一样没有一般的限制。例如，邻苯二甲酸酯、乙二酸盐、葵二酸盐、柠檬酸盐、1,2-环己二甲酸二异壬基酯、非芳香类环状酯化合物，比如DINCH、对苯二甲酸二辛酯(DOTP)、环氧树脂增塑剂、低聚乙二醇增塑剂或聚乙基乙二醇增塑剂、蓖麻油增塑剂、聚合物增塑剂、磷酸盐增塑剂、氯化和溴化增塑剂、硫酸盐增塑剂和离子液体可以设置为增塑剂。
在按照本发明的第三组分范围内可以考虑异氰酸盐、苯并吡啶、碳二亚胺、三聚氰胺和过氧化物作为交联剂。
在按照本发明的方法范围内第三组分中可以考虑基于钡、钙、镉、锡、铅、汞、锑、砷、硫醇、亚磷酸盐或磷酸盐、OBS、锌、镁和/或铝这样的作为稳定剂/助促进剂，另外还可以考虑，空间阻碍和空间非阻碍的酚类(例如Irganox类型)、UV-稳定剂，特别是HALS、纳米氧化钛、β-二酮、环氧化物稳定剂、高氯酸盐稳定剂和/或胺类稳定剂。
另外，第三组分还可以包含阻燃剂，其中，氧化锑、氧化铝、水滑石、氢氧化镁、碳酸镁、碳酸钙、硼酸锌、不同的磷酸盐，比如磷酸铵、膨胀石墨以及溴化和氯化增塑剂可以作为阻燃剂的例子。
根据应用情况，还可以在糊料的第三组分中添加已交联、待交联和/或未交联的硅酮，比如铂催化交联的硅酮或基于缩合反应交联的硅酮。
按照本发明，乳化剂、皂化物、消泡剂、流变添加剂，比如增稠剂和降粘剂、纳米管、量子点和其他类似物可以在第三组分中设置作为添加剂。
按照本发明的方法实现了制造具有泡沫结构的透气膜，也实现了制造具有紧凑、即未发泡结构的透气膜。该泡沫结构一方面可以通过在糊料涂敷在垫板之前形成泡沫产生，或者在糊料的第三组分中添加发泡剂，比如偶氮二甲酰胺、微球、硅胶、碳酸钠、OBSH、沸石和其他类似物，这些发泡剂在干燥和胶化时产生泡沫的泡状结构。
除此之外，第三组分还可以包含颜料，例如有机和无机颜料、金属颜料、Iriodin珠光颜料和其他类似物。
按照本发明的另一个方案，在温度为100℃至220℃的热供给条件下，按照本发明的方法范围内糊料干燥和胶化成为具有气孔的膜。
在此，对生产效率特别有利的连续式生产设置为，糊料例如借助反向涂覆机或滚动涂覆机、借助刮刀、喷雾或压印涂覆在垫板上之后与垫板一起经过干燥炉，为了保证足够的干燥时间，该干燥炉长度为1至80m而且具有2至80m/min的速度。
在按照本发明的方法范围内可以制成基于PVC的透气膜，膜中的气孔具有在纳米到毫米范围内的平均气孔直径，例如为1μm至1mm。
这样制成的透气膜具有范围在0.1至200ldm-2min-1的透气率，范围在0.1至200mgcm-2h-1的水蒸气透过率和范围在0.1至60m2pa-1w-1的透水率。
制造具有范围在50至1000g/m2的单位面积重量的透气膜在按照本发明的方法范围内是可能的。
通过影响糊料的配方参数，例如粘度、填充剂类型和含量、第一组分中所使用PVC的类型、增塑剂类型和含量以及所使用的聚氨酯类型和第二组分的含量，可以在很大范围内调节气孔的大小和由此引起的透气性。
除此之外，按照本发明的方法特别适合于人造革的制造，该人造革包含至少有一层由按照这样制造的透气膜组成，例如由按照这样制造的透气膜组成的、涂覆在织物载体上的顶层。
如以下还将说明的，这类人造革的更多的其他层也可以以按照本发明的方式形成。
在此，人造革层的制造可以按照已提及的方法进行，其中，例如可以考虑在垫板上涂覆糊料，该垫板例如以压印或未压印的纸张、塑性的聚合物/塑料模塑、相应的带材、钢压模的形式，在膜形成之后从膜上取下，或垫板由基底构成，该基底在所述膜形成之后保留在膜上。这类基底的实例有，例如用于制造人造革的织物载体，即按照本发明的方法涂覆的糊料可以例如借助直接涂覆直接在织物载体上涂层并与织物载体一起受到热供给，紧接着糊料在织物载体或其他适合的基底上干燥并胶化，形成透气膜层而且通过形成多层复合物与基底形式的垫板保持连接。
因此，按照本发明的方法明显地实现了特别合理的生产方式。
附图说明
随后借助附图中的实施例进一步说明本发明。其中，
图1以放大的截面图示出了在使用按照本发明的方法的条件下制造的人造革，
图2以截面图示出了在使用按照本发明的方法的条件下制造的人造革的第二个实施方式。
具体实施方式
由图1可明显的看出用作人造革的多层复合物的结构，例如该人造革例如可以在汽车内部空间应用中作为座位的装饰面层材料。
各个层从形成正面的上表面开始通过附图标记1-8连续地标出。
顶层1由决定手感和光泽的涂层所构成，该涂层例如基于聚氨酯或丙烯酸，或基于PVC或PVDF、基于聚苯胺酯、环氧聚酯或聚酰胺-聚酯，而位于下方的层2同样地由例如基于丙烯酸酯或基于上述选项中的一种的涂层构成，该涂层赋予该复合物耐磨强度。
位于下方的层3还是涂层，该涂层赋予复合物所期望的着色并因此在使用适合的颜料的条件下通常设置为受压层。
接下来的层4为粘合层，该粘合层例如可以基于含聚氨酯或丙烯酸酯的涂层构成。该层粘合位于上方的涂层1至3与位于下方的层5。
层5由一种按照上述方法制得的透气膜组成，该透气膜基于PVC和异物，大致为基于聚氨酯的异物聚合物，而且层5例如可以具有10至1000g/m2,优选120至500g/m2的单位面积重量。
位于下方的中间层6同样为基于按照本发明的方法制造的透气膜，其中，该中间层可以以泡沫层的形式形成像Expancel l微球一样可膨胀的聚合物球或通过添加发泡剂发泡地形成，而位于上方的层5和将进一步说明的下方粘合层7紧凑地设置。发泡的中间层6的单位面积重量大约为10至1000g/m2。
粘合层7位于发泡的中间层6的下方，该具有50至250g/m2的单位面积重量的粘合层7可以同样地由按照本发明的方法制成透气膜组成。该层7粘合由附图标记8表示的底层的载体层，该载体层以已知的方式由纺织物的、聚合体的或发泡的载体材料构成。在此，可以涉及针织的载体材料、无纺布、有机或无机基底上的细网，像石棉、玻璃纤维和碳纤维和其他更多类似物，在一定情况下还可以通过加入导电性纤维从而抵抗静电加载。
按照图1的人造革例如以所谓的逆转方法制成，为此首先将中间层5涂覆在基底上，例如压印或未压印的纸带、塑料带或金属带上并彻底加热，随后涂覆中间层6和7以及载体材料8以及彻底加热，随后取下基底并紧接着例如通过扫描、刮刀或喷雾涂覆层1-4。
通过使用像钢冲压、真空冲压、硅胶布滚动冲压和其他类似的适合的方法，该人造革可以另外在其正面的区域中，大约在较上层的透气层5以及在其上面的涂层1-4的区域中具有以皮革粒面形式的表面印纹。
图2示出了在图1的实施例上建立的实施例，其中，从上面或正面到层8的各个层的构造与图1中构造相同而且为避免重复在此不再特别说明。
图2的实施例相应地在织物载体8下面经透气粘合层9与额外层压的垫层10连接，该透气粘合层例如可被压印并包括含聚氨酯、丙烯酸酯、PVC或PVDF的粘合胶或基于聚苯酰胺、环氧聚酰胺或聚酯型聚氨酯的粘合胶，该垫层10可以由聚氨酯泡沫、聚烯烃泡沫或其他类似物构成并可选择地也按照本发明的方法制造。这类额外层压的垫层10赋予这类人造革特别有弹性的柔韧性，例如该类人造革可以有望用作遮阳板、扶手或其他类似物。
纺织的背面层11位于垫层10下面，该背面层例如可以由织物或无纺布构成。
在使用按照本发明的方法制成的膜制造达到11层的人造革在高耐热性和光稳定性以及耐磨强度同时具有透气率在1至200ldm-2min-1范围内、水蒸气透过率在0.1至200mgcm-2h-1之间、透水率在2至60m2pa-1w-1的突出的透气性而且特别适合于制造汽车内部空间使用的人造革，在汽车内部空间使用中透气性是非常舒适的感知。
除此之外，透气性还开启了由按照本发明方法制成的透气膜制造墙壁或天花板装饰布的可能性，该透气膜极其结实，但能够使可能位于墙壁或天花板装饰布后面的建筑湿气容易地扩散通过装饰布，从而有效地预防通过霉菌形成引起的建筑损坏或其他类似损坏。

Claims (23)

1.一种用于制造基于聚氯乙烯PVC的透气膜的方法，所述方法包括的步骤有：
-制备糊料，所述糊料包含由PVC组成的第一组分、由异物组成的第二组分和由辅料组成的第三组分，这些组分相互混合成为所述糊料，其中所述第二组分包含基于聚醚聚氨酯、聚酯型聚氨酯或聚碳酸酯型聚氨酯的分散体或它们的混合物以及水和乳化剂，
-在垫板上涂覆所述糊料，
-在热供给的条件下将涂敷在所述垫板上的所述糊料干燥并胶化成具有紧凑、未发泡结构的膜，其中，赋予膜透气性的、平均气孔直径为1μm至1mm的气孔从所述膜的一个表面延伸至另一个表面，所述膜具有0.1至200ldm-2min-1的透气率以及0.1至200mgcm-2h-1的水蒸气透过率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述糊料除了来自各组分的水之外没有加入任何有机溶剂。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一组分包含K值为65至80的乳液法PVC或悬浮法PVC或它们的混合物。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述乳化剂由聚乙烯类皂、硫酸盐类皂、磷酸盐类或胺类皂构成。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相对于100重量％的所述第一组分，所述第二组分包含2至50重量％的水和0.2至10重量％的乳化剂。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述糊料包含2至60重量％的所述第二组分和98至40重量％的所述第一组分，其中，所述第一和第二组分的总量为100重量％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辅料包括填充剂、增塑剂、交联剂、稳定剂、助促进剂、硅酮、阻燃剂和/或颜料。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述填充剂设置为碳酸钙、纤维素、硫酸钙、硫酸钡、二氧化硅、氧化铝、氧化锌和/或溴化锌。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，邻苯二甲酸酯、乙二酸盐、葵二酸盐、柠檬酸盐、乙二醇增塑剂、蓖麻油增塑剂、聚合物增塑剂、磷酸盐增塑剂、非芳香类环状增塑剂、氯化和溴化增塑剂、硫酸盐增塑剂和/或离子液体设置为增塑剂。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述聚合物增塑剂是环氧树脂增塑剂、低聚乙二醇或聚乙基乙二醇增塑剂。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述非芳香类环状增塑剂是1,2-环己二甲酸二异壬基酯。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述邻苯二甲酸酯是邻苯二甲酸二正辛酯。
13.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述交联剂设置为异氰酸盐、苯并吡啶、碳二亚胺、三聚氰胺和/或过氧化物。
14.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述稳定剂和/或助促进剂设置基于钡、钙、镉、锡、铅、汞、锑、砷、硫醇、亚磷酸盐或磷酸盐、OBS、锌、镁和/或铝、酚、HALS、纳米氧化钛、β-二酮、环氧化物稳定剂、高氯酸盐稳定剂和/或胺类稳定剂。
15.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述阻燃剂设置为氧化锑、氧化铝、水滑石、氢氧化镁、碳酸镁、碳酸钙、硼酸锌和/或磷酸盐、膨胀石墨以及溴化或氯化增塑剂。
16.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述辅料还包括乳化剂、皂类、消泡剂、流变添加剂、纳米管、量子点和/或发泡剂。
17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在温度为100℃至220℃的热供给条件下，所述糊料干燥和胶化成为所述具有气孔的膜。
18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述涂敷在垫板上的糊料以2至80m/min的速度经过长度为1至80m的干燥炉，其中，所述糊料的干燥和胶化产生所述具有气孔的膜。
19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述透气膜具有0.1至60m2pa-1w-1的透水率。
20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述透气膜具有50至2000g/m2的单位面积重量。
21.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述糊料借助反向涂覆机或滚动涂覆机、借助刮刀、喷雾或压印涂覆在垫板上。
22.根据权利要求1至21中任意一项所述的方法，其特征在于，所述垫板在所述膜形成之后从膜上取下或所述垫板由基底构成，所述基底在所述膜形成之后保留在膜上。
23.一种人造革，所述人造革至少有一层由透气膜组成的层，所述透气膜按照根据上述权利要求1-22中任意一项所述的方法制成。
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