CS210911B1

CS210911B1 - Směs pro výrobu porézního plošného materiálu

Info

Publication number: CS210911B1
Application number: CS624679A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Mikula
Original assignee: Jaroslav Mikula
Priority date: 1979-09-17
Filing date: 1979-09-17
Publication date: 1982-01-29

Abstract

Předmětem vynálezu je směs pro výrobuf porézních plošných útvarů s polymerní vrstvou na bázi polyuretanů. Směs umožňuje přípravu porézních vrstev pro plastické usně a podobné výrobky bez použití toxických rozpouštědel a to s dosažením dobrých hygienických a fyzikálně mechanických vlastností srovnatelných s dosavadními výrobky. Podstatou směsi je, že obsahuje na 100 hmotnostních dílů polyuretanu, 1 až 5 hmotnostních dílů povrchově aktivních látek na bázi sloučenin křemíku, 0,5 až 20 hmotnostních dílů minerálních plniv o velikosti částic do 20 /um a dále popřípadě katalyzátor, stabilizátor, regulátor viskozity a barevný pigment.

Description

Předmětem vynálezu je směs pro výrobu porézních plošných útvarů obsahujících polymerní vrstvu na bázi polyuretanů. Dále se vynález týká plošných materiálů vyrobených za použití směsi podle tohoto vynálezu.

Jako plošné útvary se označují kontinuálně vyráběné pásy o tloušlce většinou do 3 mm. Jsou to jednovrstvé i vícevrstvé fólie, přičemž druhou i další vrstvu tvoří buň opět polymerní nános nebo různý podkladový materiál, nejčastěji tkaný či netkaný textil.

Tyto plošné útvary se uplatňují jako náhrada za přírodní usně v mnoha průmyslových odvětvích. Nejsou-li kladeny požadavky na hygienické vlastnosti, což je propustnost pro vodní páru a vratné sorpce vodních par, jako např. při výrobě galanterního zboží, podlahovin, obloženi stěn apod., nahrazují tyto plošné útvary plně přírodní usně a vzhledem k možnostem kontinuální výroby jsou po zpracovatelské stránce dokonce výhodnější.

V odvětvích, které vyžadují kromě mechanických i hygienické vlastnosti, jako např. v oděvnictví, čalounictví, galanterii a především obuvnictví, je použití těchto plošných útvarů méně vhodné.

Plošné útvary s nosnou textilní podložkou se běžně označují jako koženky. Vyrábějí se nejčastěji na bázi polyvinylchloridu a polyuretanu, případně jejich kombinace, nebo kombinace s jinými polymery. Jejich hlavní nevýhodou, které brání širšímu upotřebení, jsou většinou nevyhovující hygienické vlastnosti, tj. nízká propustnost pro vzduch a vodni páry.

Produkty s velmi dobrými hygienickými vlastnostmi se získají z výrobně nákladnějších polyuretanových polymerů. Dosavadní způsoby výroby polyuretanových koženek vycházejí nejčastěji z klasického roztokového způsobu dosahování prodyšné lehčené struktury. Tento způsob popsaný např. v USA patentovém spisu č. 3 679 783 předpokládá použití těkavá organické kapaliny nebo směsi kapalin s bodem varu v rozmezí 100 až 230 °C, která je dispergována ve směsi polyuretanového polymeru. Vytvrzení polymeru se provádí při teplotách do 100 °C, po vytvrzení dochází k odpaření dispergované organické kapaliny za vytváření porézní struktury. Na podobném principu je založen způsob získání porézní struktury z koncentrovaného roztoku polyuretanového polymeru ve směsi acetonu, dimetylsulfátu a vody odpařením těkavých rozpouštědel při teplotách nad 100 °C.

Zcela neobvyklým způsobem lze dosáhnout lehčené prodyšné struktury dodatečnou impregnaci polyuretanové pěny o nízké objemové hmotnosti (30 až 50 kg/m^) roztokem polyuretanového elastomerů. Porézní meteriál je možné také připravit aplikací polyuretanového roztoku, obsahujícího přídavek napeňovací směsi, složené z aerosolu kyseliny křemičité a vodného roztoku bikarbonátu amonného na vhodný podklad.

Ostatní postupy využívají k dosahování lehčené struktury chemické expanze nadouvadel. Princip dalšího způsobu spočívá v tepelném vytvrzení pěny vzniklé mechanickou dispergaci inertního plynu do směsi bezrozpouštědlového polyolu na bázi aduktu glycerinu, etylenoxidu a propylenoxidu, dále organického izokyanátu, nejčastěji toluendiizokyanátu a přídavných složek. Zépadoněmecké finny vyvinuly reaktivní chemicky lehčitelné pěny pro míchací hlavy na bezrozpouštědlové bázi. Lehčené pěny s částečnou prodyšností vznikají při tomto způsobu polyuretanových přědpolymerů obsahujících pomocné látky včetně nadouvacího systému s izokyanétovými produkty. K směšování vysoce reaktivních komponent dochází až v míchací hlavě při vysokých otáčkách rotoru. Tyto systémy skýtají široké variační možnosti především z hlediska regulace tuhosti pěny vhodným poměrem několika komponent, čímž se přibližují aplikačním možnostem měkčených směsí polyvinylchloridu.

Jsou známy i způsoby chemického lehčení na bezpropouštědlové bázi pomocí organického nadouvadla v případě dvousložkových systémů s omezenou dobou zpracovatelnosti založených na současné vytvrzovací reakci složek a expanzi nadouvadla. Podobně u termoreaktvních vícesložkových systémů se jemné porézní struktury dosahuje paralelní sílující a expanzní

21091, reakcí při teplotách ,30 až 160 °C. Systém umožňuje na základě použití blokovaného izokyanátového předpolymeru poměrně dlouhou dobu zpracovatelnosti zamíchané směsi.

Z výěe uvedených technologických postupů na bázi polyuretanových polymerů zatím dozná ly ěirěího uplatnění v sériové výrobě produkty, získané koagulací polymerních roztoků v dimetylformamidu. Jejich nevýhodou je poměrně značná tuhost, koagulaSní proces je zdlouhavý, nároěný na zařízení a nese s sebou obtíže spojené s regenerací použitých rozpouštědel. Z toho důvodu lze i v odborné literatuře pozorovat dstup od koagulaěního způsobu výroby poromerických útvarů, vyžadujících dimetylformamid, směrem k jednodušší technologii chemického lehSení bezrozpouětědlových polyuretanových systémů nebo mechanického lehčení polyuretanových vodných dispersí a snaha po dosažení shodných nebo lepších vlastností jako u roztokovýoh systémů.

Účelem vynálezu proto je vytvořit směs, která dovolí použít ve srovnání s dosavadními postupy jednodušší technologii přípravy bez použití toxických rozpouštědel při dosažení dobrých hygienických a fyzikálně mechanických vlastností.

Bylo zjištěno, že tyto požadavky splňuje směs pro polymemí vrstvy plošných útvarů, jejíž podstatou je, že obsahuje na 100 hmotnostních dílů polyuretanového polymeru s 2 až 11 hmotnostními % aktivních izokyanétových skupin 1 až 5 hmotnostních dílů povrchově aktiv nich látek na bázi sloučenin křemíku o velikosti části do 10 /u, 0,5 až 20 hmotnostních dílů minerálních plniv o velikosti částic do 20 /u a obsahu vlhkosti do 1 %, a déle po případě 0,01 až 0,1 hmotnostníoh dílů katalyzátoru, 0,1 až 2 hmotnostní díly stabilizátoru, 0,1 až 5 hmotnostníoh dílů regulátoru viskozity a 0,1 až 5 hmotnostních dílů pigmentu.

Porézní píděný útvar na bázi směsi podle vynálezu je výhodné vyrábět způsobem, jehož podstatou je, že se k základnímu polyuretanovému polymeru, jehož řětězeo je oboustranně ukončen volnými izokyanétovými skupinami, přidá 0,5 až 20 hmotnostních dílů minerálních plniv o velikosti částic menší než 20 a s obsahem vlhkosti menším než 1 %, který součas ně působí jako regulátor tuhosti a jehož množství závisí na oblasti aplikace, 1 až 5 hmotnostníoh dílů kapalných či pevných povrchově aktivních látek na bázi sloučenin křemíku o velikosti částic menších než ,0 fungujících jeko nukleační činidla a regulátory rovnoměrnosti vytvořené lehčené struktury a dále popřípadě 0,1 až 5 hmotnostních dílů pigmentů, 0,01 až 0,1 hmotnostních dílů katalyzátorů, 0,1 až 2 hmotnostní díly stabilizátorů a 0,1 až 5 hmotnostních dílů regulátorů viskozity, vše vztaženo na hmotnost polymeru, načež se směs po zamíchání nanese na dočasnou nebo trvalou podložku a působí se směsí vody ve fázi kapalné či plynné, případně směsi vody a 0 až 10 hmotnostních dílů amoniaku či jiné létky, obsahující primární aminové skupiny, fázi kapalné či plynné, sloužící k regulaci objemové hmotnosti, čímž dochází k současnému napšňovánl a zpevňování nánosu, přičemž jeho výsledná objemová hmotnost se pohybuje v rozmezí 100 až 700 kg/m\

Volbou základního polyuretanového předpolymeru nebo volbou obsahu aktivních izokyanétových skupin v rozmezí 2 až 11 hmotnostních % lze rovněž regulovat objemovou hmotnost a tuhost výsledného polymerního nánosu a tím způsob použití i oblast aplikace. Při vyšším obsahu izokyanétových skupin než 8 až 1, hmotnostních % je výsledný produkt tuhý a křehký, při nižších podílech izokyanétových skupin než 2 hmotnostní % je základní předpolymer příliš viskózní a nedochází k dostatečnému nalehčení a zeěílování struktury. Optimální obsah volných izokyanétových skupin u předpolymeru se pohybuje v rozmezí 4 až 6 hmotnostníoh %.

Porézní plošný útvar o objemové hmotnosti 100 až 300 kg/m^ o tloušlce 1 až 15 mm lze použít pro nejširší aplikace. Útvary o objemové hmotnosti 300 až 600 kg/m^ na textilním podkladu vhodným způsobem vybarvená a povrchově např. desánovéním a tiskem zušlechtěné lze s výhddou využít jako náhrady přírodních usní v oděvnictví, galanterníeh i obuvnických aplikacích. Útvary stejného provedení o objemová hmotnosti nad 600 až 700 kg/m^ jsou tužší a mají poněkud sníženou paropropustnost, vynikají však vysokou houževnatostí a odolností proti poškození. K bližšímu objasnění podstaty vynálezu uvádíme následující příklady prove dění.

Přikladl

Byl použit polyuretanový předpolymer na bázi polypropylenglykolu a metafenylen-diizokyanátu s obsahem cca 4,5 volných izokyanétových skupin a viskozitou 60 až 70 Pa.s při 25 °C. Byla připravena homogenní směs, obsahující 100 hmotnostních dílů tohoto předpolymeru a déle:

hmotnostních dílů mikromletého plniva (vápenec)

2,5 hmotnostních dílů povrchově aktivních látek na bázi látek sloučenin křemíku

1,0 hmotnostních dílů pigmentů

0,1 hmotnostních dílů stabilizátorů na bázi kondenzačního produktu nonylfenolu s etylenoxičem

0,05 hmotnostních dílů katalyzátorů na bázi trietylendiaminu

1,0 hmotnostních dílů regulátorů viskozity na bázi solí polykarbonových kyselin s aminy o dlouhém řetězci.

Tato pasta o viskozitě 70 až 80 Pa.s při 25 °C byla nanesena v množství 250 g/m² na dočasnou podložku a vystavena působení teploty 78 °C po dobu 6 minut a vody ve stavu plynném, čímž dochází k naplnění a zpevnění nánosu. Získané fólie z lehčeného polymerního nánosu v tlouštce do 5 mm mé stejnoměrnou strukturu s hrubšími póry 0 0,2 až 0,4 mm, objemovou hmotnost 200 až 300 kg/m^J a propustnost pro vodní páry 5 až 7 mg/cm h.

Ve směsi připravené podle příkladu 1 byl změněn obsah mikromletého plniva na 15 hmot-, nostních dílů a obsah kapalných i pevných povrchově aktivních látek na 4 hmotnostní %. Získaná fólie vykazuje vlastnosti podle příkladu 1, je cca o 10 % tužší, s jemnými póry, velikosti 0,1 až 0,2 mm a stejnoměrné struktury a může sloužit jako izolační materiál ve stavebnictví, k vytváření tvarovaných tenkostěnných Útvarů apod.

Příklad 2

Byla použita pasta podle příkladu 1 a z ní v tloušlce 0,25 mm vytvořen nános na dočasnou separační podložkou. Do nánosu se vloží tkaná textilní podkladová vrstva o plošné hmotnosti 0,110 kg/m². Plošný útvar, získaný působením teploty 70 °C a vody ve stavu kapalném i plynném po dobu 8 minut, mé velmi příjemný omak, stejnoměrnou hrubší strukturu s póry 0 0,2 až 0,4 mm, objemovou hmotnost do 400 kg/m a propustnost pro vodní péry do 7 mg/cm h.

Plošný útvar se stejnoměrnými jemnými póry byl získán zvýšením obsahu povrchově aktivních složek v pastě na 3 hmotnostní % a zvášenim obsahu plniv na ,0 hmotnostních %, vztaženo na hmotnost polymeru. Tyto útvary lze povrchově upravovat např. dezénováním a barevným potiskováním a využít pro aplikace v oděvnictví, v galanterii i v obuvnictví jako náhrada přírodních usní.

Příklad 3

Pasta připravená podle přikladu 1 byla nanesena na vlhčenou netkanou vláknitou vrstvu objemové tuhosti 320 kg/m^ v tloušlce do 0,5 mm a zpevněna chemickou reakcí mezi volnými izokyanétovými skupinami polymerního nánosu a vodou při teplotě 60 °C po dobu 10 minut, přičemž výsledná tloušlka nánosu se pohybuje do 4 mm a objemová hmotnost do 600 kg/m\ Vytvořený plošný útvar má příjemný omak, vysoce nalehčenou strukturu s hrubšími póry 0 do 0,4 mm a propustností do 6 mg/cm²h. Útvary lze doporučit jako stélky, jazyky apod. v obuvnických aplikacích.

Příklad 4

Nános ze směsi podle příkladu 1 v tloušlce 0,25 mm, vytvořený na dočasnou separační podložku, do něhož se vlaminuje tkaná textilní vrstva plošné hmotnosti 0,110 kg/m² byl podroben kombinovanému vlivu teploty 80 °C po dobu 10 minut a směsi vody s 5 hmotnostními díly amoniaku ve fázi kapalná, čímž dochází k jeho naplnění a zpevnění. Plošný útvar vykazuje středně nalehčenou strukturu β póry 0 do 0,4 mm, objemovou hmotností nad 900 kg/m^ a paropropustností do 4 mg/cm²h. Jsou použitelná k náhradě přírodních usní především v obuvnických aplikacích.

Příklad 5

K 100 hmotnostním dílům polyuretanového předpolymeru byly přidány další složky v množství podle příkladu 1 . Z táto pasty byl na dočasnou separační podložku vytvořen nános o tloušlce 0,25 mm. Do lepivého nánosu se vlaminuje jednostranně počesaný textil plošné hmotnosti 0,180 kg/m^, který je navlhčen vodou. Vlaminovaný textil se převrství další slabou vrstvou pasty o tloušlce 0,1 mm a při teplotách prostředí 110 až 130 °C po dobu 10 min. dochází k paralelní sílujíoí a expanzní reakci mezi vlnými izokyanátovými skupinami a vodou, uzavřenou mezi dvěma polymerními nánosy. Vytvořený plošný· útvar vykazuje středně lehčenou strukturu s hrubšími póry o průměru do 0,4 mm, objemovou hmotností do 500 kg/m^ a o

propustností pro vodní péry do 6 mg/cm h.

Výhodou postupu je skutečnost, že veškerá vlhkost potřebná k vytvoření lehčené struktury je vnesena pomocí laminujícího textilu. Útvary jsou využitelně.pro nejrůznější aplikace v galanterii i obuvnictví.

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1. Směs pro výrobu porézního plošného materiálu obsahujícího polymerní vrstvu na bázi polyuretanů vyznačené tím, že obsahujé na ,00 hmotnostních dílů polyuretanového polymeru s 2 až 11 hmotnostními % aktivní izokyanétovýoh skupin 1 až 5 hmotnostních dílů povrchově aktivních létek na bázi sloučenin křemíku o velikosti části do 10 0,5 až 20 hmotnostních dílů minerálních plniv o velikosti částic do 20 /i a obsahu vlhkosti do 1 %, a déle popřípadě 0,01 až 0,1 hmotnostních dílů katalyzátoru, 0,1 až 2 hmotnostní díly stabilizátoru, 0,1 až 5 hmotnostních dílů regulátoru viskozity a 0,1 až 5 hmotnostních dílů pigmentu.
2. Směs na bázi polyuretanu podle bodu 1 vyznačené tím, že obsahuje jako katalyzátor látku na bázi terciárních dusíkatých sloučenin, jako stabilizátor látku ze skupiny zahrnující estery mastných kyselin s polyaoly a kondenzační produkty vyšších fenolů s etylenoxidem a jako regulátor viskozity sůl polykarbonové kyseliny s aminy o dlouhém řetězci.