CS210523B1 - Měkký prodyšný vrstvený materiál - Google Patents

Abstract

Materiály podle vynálezu jsou určeny jako náhrada přírodních usní v průmyslu obuvnickém, oděvním a galanterním, případně i v jiných oblastech. Jejich výhodou je, že je lze zhotovovat z vodných disperzí polymerů, tedy bez použití organických rozpouštědel, které je u jiných postupů nutno ekonomický nevýhodně ve velkých množstvích regenerovat, přičemž nelze zabránit ztrátám závažným i vzhledem k působení na životní prostředí (toxicita). Další výhodou je možnost volby širšího sortimentu použitelných polymerů. Podstatou řešení, které vede k popsaným výhodám, je. že se střední porézní vrstva připravuje šleháním vodné disperze směsi na bázi polyuretanů, polyakrylátů nebo kaučuku případně jejich směsi s obsahem sušiny 30 až 65 hmotnostních % a přídavku povrchově aktivní látky v množství 0,01 až 5 hmotnostních dílů na 100 hmotnostních dílů disperze, jejíž viskozita je upravena přídavkem zahuštovadla na 0,5 až 25 PaS.

Description

Vynález se týká měkkého prodyšného vrstveného materiálu složeného z krycí polymerní vrstvy, střední porézní polymerní vrstvy a podkladové textilní vrstvy, která může být případně impregnována polymerem. Materiál je určen k použiti v průmyslu obuvnickém, oděvním, galanterním případně jinde jako náhrada přírodních kůží.

Z literatury i na trhu je známa řada plošných materiálů pro uvedené aplikace, z nichž převládají výrobky na bázi polyvinylchloridu pro nízkou cenu a polyuretany pro vynikající fyzikálně mechanické vlastnosti. Pokud se pro aplikace v oděvnictví a především v obuvnickém průmyslu vyžadují i dobré hygienické vlastnosti, tj. propustnosti a sorpce vodních par, dává se opět přednost polyuretanům,a to ve formě mikroporéžních vrstev připravených koagulací roztoků.

Nevýhodou srážecích postupů je skutečnost, že je nutno rozpouštědla ve velkých množstvích regenerovat, což zhoršuje ekonomiku procesu. Zvláště závažným nedostatkem pak je, že určitým ztrátám toxických rozpouštědel nelze zabránit. Z těchto důvodů se objevuje snaha o přípravu porézních útvarů bez použití rozpouštědel, např. z vodných disperzí polymerů, které odstraňují popsané nedostatky.

Z patentové a firemní literatury je známo použití vodných disperfcí polymerů při výrobě vrstvených plošných materiálů jak pro tvorbu krycích vrstev (homogenních vrstev), impregnaci podkladových textilních vrstev, lepících (laminačních, kašírováních) vrstev, tak i pro tvorbu nosných středových vrstev, především porézních. ,

Vznik porézních vrstev z vodných disperzí lze dosáhnout několika způsoby. Např. je popsán vrstvený materiál se středovou vrstvou na bázi polyuretanového latexu. Napěnění středové vrstvy je způsobeno zamícháním směsi, do níž je vháněn vzůuch o tlaku.0,6 MPa. Expanze nastává při vstupu směsi do volné atmosféry. Nevýhodou je v tomto případě nutnost speciálního míchacího zařízení.

Jiný patentový spis uvádí aplikace nadouvadel do latexů. Tato metoda však není vhodná pro tvorbu kvalitních porézních struktur, vede pouze ke tvorbě potrhané struktury, nebot nadouvadlo účinkuje až po odpaření vody z disperze, tedy v plastickém stavu polymeru.

To při značné viskozitě a omezené deformabilitě neumožňuje tvorbu kvalitní porézní struktury. Přídavek nadouvadla do disperze je tedy výhodný pouze u impregnace textilních útvarů disperzí, nebot zvyšuje prodyšnost impregnovaného útvaru.

Je popsán i způsob výroby pěnových vrstev šleháním neionické polyuretanové disperze, nanášením a sušením. Tento způsob vede zatím k nejkvalitnějším strukturám vytvořeným bezrozpouštědlovým způsobem, vyžaduje však dodržení poměrně úzce specifikovaných podmínek.

Obsah sušiny v disperzi musí být nejméně 45 hmotnostních %, viskozita musí být v rozsahu 0,2 až 1,2 PaS a průměr částic v disperzi nejvýše 1 /um. Při tomto postupu se používá disperze bez emulgátorů pouze s přídavkem 0,1 až 10 hmotnostních % zahuštovadla.

Účelem vynálezu je nalézt takový materiál, který by bylo možno vyrábět z podstatně většího sortimentu typů ionogenních i neionogenních disperzí na bázi polyuretanů, akrylátů, kaučuků i polyvinylchloridu. Bylo zjištěno, že tento požadavek v podstatě splňují materiály, které lze získat šleháním vodné disperze směsi na bézi polyuretanů, polyakrylátů nebo kaučuku případně jejich směsi s obsahem sušiny 30 až 65 hmotnostních % a přídavkem povrchové aktivní látky v množství 0,01 až 5 hmotnostních dílů na 100 hmotnostních dílů disperze, jejíž viskozita je upravena přídavkem zahuštovadla na 0,5 až 25 PaS, vysušením vrstvy našlehané pěny a jejím spojením s podkladovou krycí vrstvou.

Výhodný obsah sušiny disperze je větší, než 45 hmotnostních %. Přídavkem plniva se zvyšuje samonosnost porézní vrstvy (pěna při sušení má menší sklony ke kolabování), je tedy možno použít i disperzí s nižším obsahem sušiny. Únosná hranice je do 30 hmotnostních % sušiny s možností výše uvedeného zahuštění. Přídavek zahuštovadla disperze není vhodné definovat váhovým poměrem, nebot každé zahuštovadlo má jinou zahuštovací schopnost, nýbrž dosaženou viskozitou směsi.

Směs o viskozitě nižěí než 0,5 Pas se velmi obtížně napěňuje tak, aby vzniklá pěna byla stabilní. Směs o viskozitě vyšší než 25 Pas se jednak po napěnění obtížně nanáší běžnými způsoby, a dále vyžaduje již takové množství zahuštovadla, které může negativně ovlivnit vlastnosti porézní vrstvy.

Přídavek povrchově aktivní látky, např. amonstearátováho mýdla, je nutný jak z hlediska tvorby pěny šleháním disperze (přídavek způsobuje získání kvalitní, Sašově stálé pěny), tak z hlediska stability porézní struktury při sušení a rovněž z hlediska kvality získaných pórů. Přídavek povrchově aktivní látky menši než 0,01 hmotnostních % na 100 % disperze se dostatečně neprojeví a přídavek větší než 5 hmotnostních % na 100 % disperze má nepříznivý dopad především na hydrolytiokou stálost porézního filmu* ř ,

Dále bylo zjištěno, že pro tvorbu nosných středových vrstev vrstvených plošných materiálů je možné a v mnoha případech i výhodné použít do disperze plnivo. Použitelná jsou věechna běžná plniva např. mletá křída, mletý nebo srážený vápenec, kaolin, bentonit aj. Přídavek plniva je možné použít u každé základní disperze, nutný je však pouze u disperzí s obsahem sušiny menším, než 40 hmotnostních % z důvodů výše uvedené možnosti kolabování pěny pří sušení. Přídavek plniva menší než 0,01 hmotnostních dílů na ,00 hmotnostních dílů disperze samohosnost porézní vrstvy neovlivní, přídavek větší než 30 hmotnostních dílů na ,00 hmotnostních dílů disperze vede i u vysocekoncentrovaných disperzí ke zhoršení fyzikálních vlastností porézní vrstvy.

Rovněž bylo zjištěno, že reologií napěňovaného systému na bázi vodných disperzi polymerů, jakož i časovou stabilitu mokré pěny, stabilitu pěny při sušeni a vlastnosti vysušené poréžni vrstvy lze pozitivně ovlivnit přídavkem pomocného sítovacího činidla, s výhodou močovino-, fenol- příp, melaminoformaldehydového kondenzátu, který může být částečně eterifikovaný. Přídavek menší než 0,01 hmotnostních dílů na ,00 hmotnostních dílů disperze má na výše uvedené parametry vliv zanedbatelný. Přídavek větší než 20 hmotnostních dílů na ,00 hmotnostních dílů disperze omezí flexibilitu porézního filmu natolik, že materiál je pro požadované aplikace nepoužitelný.

Popsané nosné středové vrstvy je možné kombinovat s libovolnou krycí vrstvou (polyvinylchlorid, polyuretany, polyamidy aj.) a rovněž s libovolnou podkladovou vrstvou (tkaninou, pleteninou, netkaným útvarem, impregnovaným textilním útvarem, kožešinou aj.) podle způsobu dalšího použití vrstveného plošného materiálu. Předností hotových materiálů je měkkost a vysoká paropropustnost způsobená středovou nosnou porézní vrstvou, nebot tato porézní vrstva běžně dosahuje nízké objemové hmotnosti (100 až 300 kg/m^), což při kvalitní porozitě dané jemnými póry a flexibilitě dané základním polymerem jsou právě vlastnosti, které mají rozhodující vliv na komfort nošení.

Pro názornější objasnění podstaty vynálezu slouží následující příklady, které však platnost vynálezu nijak neomezují.

Příklad,

Byla připravena našlehaná směs obsahující (ve hmotnostních dílech) tyto složky:

vodné disperze alifatického polyuretanu (50 *6 sušiny) 100 akrylátové zahuštovadlo 2 amonná sůl kyseliny stearové (povrchově aktivní látka)

Nanášením a sušením směsi byla připravena lehčená střední vrstva o tlouštce 0,15 mm o objemové hmotnosti 300 kg/m^. Tato vrstva byla spojena s povrchovou krycí vrstvou termoo plastického polyuretanu (plošná hmotnost 20 g/m ) s polyamidovou povrchovou úpravou (plošná 2 hmotnost 7 g/m ). Dále byla pomocí akrylátové disperze (0,07 mm) připojena netkaná podkladová vrstva impregnovaná butadien akrylonitrilovým kaučukem.

Vyrobený materiál o tlouštce 1,2 mm má propustnost vodních par minimálně 1,5 mg -2 -1 cm h a je vhodný pro obuvnictví.

Příklad 2

Na vysušenou krycí vrstvu jako u příkladu 1 byla nanesena 0,15 mm vrstva pěny o objemové hmotnosti 400 kg/np vyrobená šleháním následující směsi (ve hmotnostních dílech):

vodná disperze polyuretanu (40 % sušiny) 100 srážený vápenec 20 polyakrylátové zahuštovadlo 1 ,5 fenolformaldehydový kondenzát 5 pigmentová předsměs 2 amonně sůl kyseliny stearové 4

Po vysušení při 100 až 170 °C se na tuto vrstvu nanese 0,1 mm akrylátové laminační vrstva o složení jako u příkladu 1.

Do laminačního nánosu se přiloží tkanina, nejlépe bavlněná, může být i kombinace bavlna/polyester, viskóza nebo polyamid o plošné hmotnosti 100 až 200 g/m². Při použití lehčí tkaniny může být laminační nános homogenní, u tkaniny s plošnou hmotností cca 200 g/m² je výhodnější laminační nános našlehaný na objemovou hmotnost 400 až 600 g/m\ Výhodné je použít tkaninu jednosměrně počesanou a přiložit tak, aby počesaná strana tvořila rub výrobku.

Získaný materiál se vyznačuje měkkosti, splývavostí a je vhodný především pro oděvní aplikace.

Přiklad 3

Na vysušenou krycí vrstvu na separační předložce získanou jako u příkladu 1 byla nanesena 0,2 mm silná vrstva pěny o objemové hmotnosti 600 kg/m^ vyrobená Šleháním následující směsi (ve hmotnostních dílech):

vodné disperze polyuretanu (50 % sušiny) 60 vodná disperze kaučuku (40 % sušiny) 40y plavená křída 1θ zahuštovadlo (karboxymetylcelulóza 5 %) 5 amonná sůl kyseliny stearové 1 pigmentová předsměs 2

Po vysušení vrstvy byl materiál spojen s umělou kožešinou:

a) laminací jako u příkladu 2 se spoji s pěnovou vrstvou bavlněný úplet o plošné hmoto nosti 100 g/m . Získaný materiál se pak laminuje s umělou kožešinou pomocí polyuretanové pěny plamenem,

b) přímou laminací kožešiny do laminačního nánosu pěny (tlouštka vrstvy 0,25 mm) připravené podle příkladu I.

Vyrobený materiál typu a) obsahuje navíc textilní mezivrstvu, která má však výhodu, že dokonale zabrání kopírování nerovností z rubu umělé kožešiny do líce výrobku.

Materiál typu b) je výrobně podstatně jednodušší, při op^mální tlouštce a kvalitě porézní vrstvy má rovněž velmi kvalitní povrch.

Oba materiály jsou vhodné pro oděvní a obuvnické aplikace.

Příkladě

Na separaíní podložku s desénem byla nanesena 0,1 mm vrstva 25% roztoku termoplastického polyuretanu s přídavkem 2 hmotnostních % pigmentové pasty. Po vysuěéní při 70 až 120 °C byla na tuto vrstvu nanesena 0,25 mm silná vrstva pěhý oobjemové hmotnosti 500 kg/m^ získané napěněním následující směsi na vysokoobrátkové míchačce (ve hihótno.stních dílech) vodná disperze alifatického polyuretanu (modul 100 % 1,6 MPa, sušina 40 %) 70 vodná disperze na bázi akrylátu (sušina 50 %) 30 jemně mletý kaolin 25 polyakrylétové zahuštovadlo 1 melaminoformaldehydový kondenzát

NH^OH koncentrovaný do 8 až 9 3 Pigmentová předsměs 2 povrchově aktivní látka 2

Po vysušení při 100 až 170 °C byla na tuto· vrstvu nanesena 0,15 mm laminační vrstva pěny o objemové hmotnosti 500 kg/m^ získané šleháním směsi (ve hmotnostních dílech): vodná disperze kopolymeru na bázi akrylátu (sušina 60 %) 50 vodná disperze polyuretanu (sušina 40 %) 50 polyakrylétové zahuštovadlo

NH^OH koncentrovaný pH 8 až 9 2

Do laminačního nánosu byla přiložena netkaná vláknitá vrstva impregnované mikroporézním polyuretanem. Po vysušení laminační vrstvy při 100 až 180 °C se materiál ochladí a separuje z dočasné podložky.

Získaný vrstvený materiál má tlouštku 1 mm, propustnost pro vodní páry minimálně — 2 1 mg cm h a je vhodný pro obuvnické aplikace.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Měkký prodyšný vrstvený materiál složený ze střední porézní polymerní vrstvy spojené z jedné strany s krycí polymerní vrstvou a ž'druhé strany s podkladovou textilní vrstvou, která je popřípadě napuštěna polymerem, přičemž střední porézní polymerní vrstva je vyrobitelná vysušením vrstvy našlehané pěny a jejím spojením s podkladovou a krycí vrstvou, která se vytvoří šleháním vodní disperiíé polymeru, vyznačující se tím, že jako vodní disperze se použije disperze na bázi polyuretanů,' polyakrylátů nebo kaučuku případně jejioh směsi s obsahem sušiny 30 až 65 hmotnostních %. a přídavkem povrchově aktivní látky v množství 0,01 až 5 hmotnostních dílů na 100 hmotnostních dílů disperze, jejíž viskozita je upravena přídavkem zahuštovadla na 0,5 až 25 PaS.
2. 2. Vrstvený materiál podle bodu 1 vyznačený tím, že našlehaná směs pro střední porézní vrstvu obsahuje 0,01 až 30 hmotnostních dílů plniva na 100 hmotnostních dílů disperze polymeru.
3. 3. Vrstvený materiál podle bodu 1 vyznačený tím, že našlehaná směs pro střední porézní vrstvu obsahuje 0,01 až 20 hmotnostních dílů pomocného sítovacího činidla na 100 hmotnostních dílů disperze polymeru.