CN109844203A - 低排放三聚氰胺甲醛非织造物和非织造材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于三聚氰胺‑甲醛的非织造物或非织造材料，以及其制备方法。在此使用的三聚氰胺甲醛树脂具有低的甲醛比例，优选具有1:2的M:F比例，并且羟甲基基团几乎完全用甲醇醚化。在80至200℃的温度下纺丝出0.3至3.0克/分钟的每模头的熔体质量流。在此，130至330℃的温度的气体流流动到所述熔体质量流处。将所形成的纤维和/或絮状物铺网以形成非织造材料，并用气态HCl处理，随后进行热处理，其中空气流动到所述非织造材料处或流动穿过所述非织造材料以提高热传递。将温度逐步升高到最高至340℃；其中使温度在80和160℃之间的范围内以不超过20℃/分钟升高，然后以最高至100℃/分钟升高。然后将所述材料热法保持在最高至340℃的之前达到的温度下5至90分钟之久，其中对流空气由新鲜空气部分置换。然后将其快速冷却到30至60℃。所述非织造物或非织造材料适合作为热绝缘体或隔音材料。

Description

低排放三聚氰胺甲醛非织造物和非织造材料
技术领域
本发明涉及耐热和防火的纺织品非织造物或非织造织物，其纤维/絮状物由基于三聚氰胺-甲醛的热固性材料组成。它们适合作为热绝缘体和作为隔音材料，并表现出低的并且对于这类材料不典型的挥发性有机化合物(尤其是甲醛)排放行为。所述低排放三聚氰胺/甲醛非织造物和非织造织物显著低于关于甲醛排放的阈值。
背景技术
在WO 2006/100041 A1中的从属权利要求29中一般性地要求保护通过熔喷方法制备三聚氰胺树脂-非织造物。
所述熔喷方法中使用与熔体一起从模头出来的热空气用于使所得的长丝延长和用于将它们纺丝以形成特别细的连续纤维。在将这些纤维铺网以产生无序铺网复合体后，将所得的纺粘非织造物使用气态HCl预硬化，并然后在高温下使其达到完全硬化反应。
WO 2013/152858 A1描述了由纤维絮状物制成的微细纤维非织造物，所述纤维絮状物由以玻璃状固化的、能够形成聚合物的、反应性低分子量树脂熔体制成。此处，单独纤维的直径为小于5μm。
WO 2014/080003描述了具有颗粒状填充材料和降低的甲醛值(根据DIN 55666测定的)的三聚氰胺/甲醛泡沫。
EP 2 616 505 B1描述了用于制备具有改进的水解稳定性的三聚氰胺/甲醛泡沫的方法。这导致在升高的温度和湿度下低的甲醛排放。此处使用热调理和使热空气流过所述材料实现如下甲醛排放值：
根据VDA 275，<150mg/kg
根据DIN EN ISO 14184-1，<40mg/kg
根据DIN 717-1，<0.03mg/kg。
迄今为止尚没有已知符合汽车工业对于内饰的要求的基于甲醛的热固性材料。根据VDA 275，这要求甲醛值低于10mg/kg。
发明内容
本发明的目的是开发一种纺织品面料，它的纤维基本上(即在70至100重量％的程度上)由基于三聚氰胺/甲醛的热固性材料组成。这种纺织品面料应符合汽车工业对于内饰的关于甲醛排放的要求，并且显著低于目前适用的阈值，以便甚至在未来可能强化所述阈值的情况下也可用于这个领域。
在广泛的实验中已经发现，使用热空气流动到材料上或流动穿过材料的情况下可制备低排放纺织品面料，其具有小于100kg/m3的密度，优选具有5至20kg/m3的密度，和具有高的回复能力。此处要选择累进的温度分布型，并且流动穿过所述材料的空气必须至少在部分程度上被新鲜空气置换。汽车工业对于内饰关于甲醛排放的要求得到满足，并且获得的值显著低于目前适用的阈值。
可使用的原材料包含根据DE102006027760的三聚氰胺-甲醛树脂，其具有低甲醛含量，优选具有1:2的M:F比例，并且羟甲基基团用甲醇几乎完全醚化，即至少80％的羟甲基基团被醚化。
如在WO 2013/152858 A1中描述的那样制备所述材料。此处经由如下过程制备所述纺织品面料：将固体的、用甲醇醚化的三聚氰胺-甲醛树脂熔融，和随后通过熔喷方法纺丝。此处通过在纺丝梁上彼此并排布置成排的熔体模头制备的熔体射流在多个步骤中成型以产生大量的微细纤维/絮状物。此处，熔融的原材料被具有高于所述熔体温度的温度的热空气流所包围、搅动、纤维化和在铺网系统中铺层以产生非织造织物。
优选的方法条件是每个模头0.3至3.0克/分钟，优选0.85至1.5克/分钟的熔体质量流，80至200℃，特别优选约160℃的熔体温度，和130至330℃，特别优选约310℃的气体流温度。目的是获得尽可能细的结构，其具有小于10μm，优选小于5μm的平均(mittler)纤维直径，并具有尽可能大的表面积:体积比例。此处根据如在WO 2013/152858或WO 2006/100041中描述的那种的纺丝方法进行操作。这得到的面料由如在图1中描绘的非常细的单独纤维和/或絮状物组成。
收集所得的絮状物或纤维可另选地通过将在模头和铺网之间的角度调整到小于90°来实现，或者所述铺网可具有凸或凹的表面。可在穿孔的铺网之下抽吸而将空气移除。在所述铺网上收集之后，所述非织造物或所述非织造织物被冷却到40至20℃，即冷却直到约室温。
因此可以实现5至20kg/m3的密度，这对于轻质构造应用、作为热绝缘体和作为隔音材料是感兴趣的。
然后用氯化氢对所述非织造物或所述非织造织物进行气体处理。有利地，在密封室中，优选在室温下，进行所述气体处理。在暴露于氯化氢之后，所述材料的反应性显著提高。在另一个方法步骤中，使所述非织造物或非织造织物经历热处理。为此，将温度连续或逐步升高到260至340℃，优选到260至320℃。此处，仅允许以至多20℃/分钟使温度在最高至160℃的范围内升高以稳定化所述结构。一旦已经达到160℃，则可将温度上升增加到100℃/分钟。然后使所述非织造物或所述非织造织物保持在所达到的最高至340℃的温度下5至90分钟，优选10至60分钟。在整个热处理期间，热空气流动穿过所述材料或流动到所述材料上以改进热传递。在该操作过程中，5至50％的部分的对流空气必须被新鲜空气置换。
一旦所述热处理结束后，在5秒和至多3分钟的时间段内，优选在20秒至2分钟的时间段内，将所述热的材料通过与适合于快速热交换的材料接触(例如铺放在金属带上和借助在0℃至40℃温度下的冷空气流动穿过所述材料)而强制快速热冷却到30至60℃，优选30至40℃。
最终产物的特征为在最高至40mm的材料厚度下在20至600g/m2范围内的单位面积质量。所得的低密度和蓬松性给最终产品提供了特别的声音和热性能。通过所描述的方法制备的耐热和防火的非织造物或非织造织物是本发明的一部分。
取决于单位面积质量、纤维细度、厚度、压实度和后处理，得到0.028W/(m*K)至0.030W/(m*K)的低的热导率值(根据DIN EN ISO 8302)。
另外，所述非织造物的结构和所述特别细的纤维可允许提供有效隔音的非织造物。所述声音性能(根据DIN ISO 10534-2；试验样品直径：30mm)例如在下表中列举：
具体实施方式
实施例1：三聚氰胺树脂纺粘非织造物03/16-2T
(单位面积质量：400g/m2；平均纤维直径：3.8μm；厚度：19.3mm)
MER 03-16-2T OS吸收度
实施例2：三聚氰胺树脂纺粘非织造物26/16-1T
(单位面积质量：300g/m2；平均纤维直径：3.0μm；厚度：15.3mm)
MER 26-16-1T OS吸收度
为了实现在所述产品中低甲醛排放，需要如下构造要素的组合：
·使用低甲醛含量的起始树脂。
·纺丝出尽可能细的结构，其具有低于10μm，优选<5μm的纤维直径，和尽可能大的表面积:体积比例。
·使用高的熔体温度和鼓风温度，以在纺丝过程中通过开始的缩聚反应就已经除去一部分甲醛。
·随后进行热处理，在此期间，为了提高热传递，例如使空气流到所述材料上或流动穿过所述材料。此处，必须使体积流量非常均匀。此处，对流空气在部分程度上被新鲜空气进行空气置换。
使所得的三聚氰胺-甲醛非织造织物经历如下测试以测定甲醛排放：
·DIN EN ISO 14184-1纺织品—甲醛含量的测定—部分1：游离的和水解的甲醛含量(水提取法)
·甲醛排放的VDA 275测定。用于车辆内饰的模制品—甲醛排放的测定
阈值目前是<10mg/kg
这些测试方法根本上在材料的负荷条件方面和在其实施方面不同。
在DIN EN ISO 14184-1的情况下，可释放的甲醛是在40℃的温度下在水性介质中测定的。
根据VDA 275的测试布置中，将测试样品在60℃下放置在水上方三个小时，收集排放物和然后对其定量分析。基于热固性甲醛化合物的所有产品都发生甲醛的排放，因为甲醛是所述材料的一种成分或主成分。
然而，许多试验是在室温和体温范围内实施的，因为这些是许多材料和组件的传统使用温度。
随着温度和空气湿度升高，甲醛排放升高。排放值以指数方式依赖于测试温度。这个关系可由经验阿累尼乌斯(Arrhenius)方程近似描述。
通过上文描述的方法制备的低排放三聚氰胺/甲醛非织造织物实现了如下值：
-DIN EN ISO 14184-1：获得的值低于<16mg/kg的阈值
-VDA 275：3.6mg/kg
-VDA 277：28μgC/g
-VDA 278：<1mg/kg VOC；<1mg/kg FOG
-DIN 75201-B：0mg
-日本法规112：<16mg/kg，符合对于类别1的要求。
这样制备的面料优选可用作热绝缘体和用作隔音材料，尤其用于轻质构造应用，以及用于车辆构造和运输业。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.制备基于三聚氰胺/甲醛的耐热和防火的低排放非织造物或非织造织物的方法，该方法具有如下阶段：
a)提供具有低甲醛含量的三聚氰胺/甲醛树脂，优选其中M:F比例为1:2，和其中羟甲基基团用甲醇几乎完全醚化；
b)在80至200℃的熔体温度下纺丝出每模头0.3至3.0克/分钟的熔体质量流；
c)使在130至330℃温度下的气体流流动到所述纺丝出的熔体流上；
d)将在阶段c)中形成的纤维和/或絮状物铺网以形成非织造物或非织造织物，在此进行冷却；
e)用气态氯化氢处理所述非织造物或非织造织物；
f)将在阶段e)中获得的非织造物或非织造织物加热到260至340℃，其中使空气流动到所述非织造物或非织造织物上或流动穿过所述非织造物或非织造织物，和其中将温度在最高至160℃的范围内以至多20℃/分钟升高，和之后以最高至100℃/分钟升高；
g)使所述非织造物或非织造织物保持在阶段f)中达到的温度下5至90分钟，其中由新鲜空气部分置换对流空气；和
h)将所述非织造物或非织造织物在5秒至3分钟内冷却到30至60℃。
2.根据权利要求1的方法，其中在所述方法阶段1f和1g中，使5％至50％的部分的所述对流空气被新鲜空气置换。
3.能够根据权利要求1或2获得的基于三聚氰胺/甲醛的耐热和防火的非织造物或非织造织物。
4.根据权利要求3的非织造物或非织造织物，其特征在于其甲醛排放当根据VDA275测量时为5mg/kg或更低，和/或当根据日本法规112测量时为小于16mg/kg。
5.根据权利要求3或4的非织造物或非织造织物，其特征在于其具有小于100kg/m3，优选5至50kg/m3，特别优选5至35kg/m3的密度。
6.根据权利要求5的非织造物或非织造织物，其特征在于单独组分的平均直径为小于10μm，优选小于5μm。
7.根据权利要求3或4的非织造物或非织造织物，其特征在于其实现了根据DIN EN ISO8302测量的低于0.030W/(m*K)的热导率值。
8.根据权利要求3或4的非织造物或非织造织物，其特征在于其实现了对于30mm的测试样品直径，根据DIN ISO 10534-2测量的在2000Hz下高于0.6的声音吸收度。
9.根据权利要求3至8的任一项的非织造物或非织造织物作为热绝缘体或作为隔音材料的用途。

Claims (9)

1.溶解性纤维模制品，其具有在整个横截面上均匀分布的矿物质化合物，其特征在于所述矿物质化合物被结合在所述模制品的纤维素基体中并且在所述模制品的整个横截面上均匀分布，并且以基于所述模制品的重量计大于2重量％，优选大于5重量％的矿物的重量比例包含至少一种具有矿物钾、镁、钙和/或锌的可溶于水的矿物质化合物，和在5至100使用周期内连续释放这些物质。
2.根据权利要求1的模制品，其特征在于所述矿物质化合物具有各自在20℃的去矿物质水中0.5至2000mg/l，优选1.0至100mg/l的溶解度。
3.根据权利要求1或2的模制品，其特征在于所述矿物质化合物是天然的或合成的化合物，其优选是元素镁、钙、锌的氧化物、氢氧化物、氧化物氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、硅酸盐、铝硅酸盐、磷酸盐或磷酸氢盐，特别优选是氧化镁、氢氧化镁、碳酸镁、碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙、磷酸氢钙或羟基磷灰石。
4.根据权利要求1的纤维素模制品，其特征在于其包含至少两种具有不同的水溶解度的无机矿物质化合物的混合物，其中它们中的至少一种是根据权利要求1至3的任一项的矿物质化合物，其自身单独来说具有的在20℃的水中的溶解度比其它或另一种化合物低或高至少三倍。
5.根据权利要求1至4的一项或多项的模制品，其特征在于所述矿物质包含化妆品和/或皮肤病学活性的矿物。
6.根据权利要求1至5的一项或多项的模制品，其特征在于其具有长丝、纤维、薄膜或纺粘非织造物的形式。
7.根据权利要求1至6的一项或多项的模制品，其特征在于其另外包含活性成分，该活性成分结合在所述矿物质化合物的表面上和/或在所述矿物质化合物的孔或层结构中，其中所述活性成分优选是化妆品和/或皮肤病学活性的植物油，香精油，香料，香料组合物，植物、动物或合成来源的脂肪酸酯，长链醇，植物产品，例如棕榈油，霍霍巴油，月见草油，鳄梨油，植物提取物，由正构烷烃或异构烷烃构成的石蜡和石蜡混合物，脂溶性维生素，例如维生素E、A和D，和这些活性成分的混合物。
8.根据权利要求1至7的一项或多项的纤维素模制品用于在人皮肤上局部使用目的的用途，优选用于化妆品或皮肤病学目的的用途。
9.纤维或长丝形式的根据权利要求1至7的一项或多项的纤维素模制品用于制备纺织品、纸张或非织造织物的用途。
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