CZ71494A3

CZ71494A3 - Composite thermoplastic articles based on polyester fibers

Info

Publication number: CZ71494A3
Application number: CZ94714A
Authority: CZ
Inventors: Giorgio Honorati; Daniele Carboneri; Ettorre Camillo D
Original assignee: Montefibre Spa
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1994-03-25
Publication date: 1994-10-19
Also published as: ITMI930629A1; EP0621362A1; IT1263861B; SK36494A3; ITMI930629A0

Description

Kompozitní výrobky tvárné za tepla, založené na polyesterových vláknech

Oblast techniky ~

Tento vynález se týká kompozitních výrobků, které jsou založeny na polyesterových vláknech- Z podrobnějšího hlediska se tento vynález týká kompozitních výrobků, tvarovatelných pomocí tepelného zpracování, přičemž neobsahují pryskyřice nebo adhezní činidla nebo dokonce nejsou při použití zahrnuty jiné polymery než polyester.

Dosavadní stav techniky

Kompozitní výrobky podle tohoto vynálezu mohou být použity jako potahy a povlaky na ploché nebo vlnité struktury, například v oblasti vybavování nábytkem, nebo zejména v automobilovém sektoru. Kompozitní výrobky, založené na polyesterových vláknech, se velmi rozsáhle používají v automobilovém průmyslu, například na koberečky, obložení stropního panelu, potahy spodní desky pod zadním sklem, atd.

Takové potahy obvykle sestávají z dvojité vrstvy, totiž z vrchní vystavující se vrstvy připomínající plst, a ze spodní vrstvy, která výrobku dodává tvar. Nekrytá (vystavující se) vrstva, známá jako vlasová tkanina, se obvykle získává za použití vláken, zpracovávaných textilním způsobem zajehlováním, při němž opakovaně pronikají četné ozubené jehly podkladem z vrstvy vláken, jež je nanesena suchým nebo mokrým způsobem, čímž dochází k vetkání vláken a tím k získání plsti.

Pro výrobu takovéto plsti se obvykle používají polyamidová, polypropylenová nebo polyesterová vlákna. K uvedené nekryté vrstvě se potom přidává vrstva z akrylové pryskyřice a/nebo polyethylenu, jež se přilepí k nekryté vrstvě způsobem tepelného zpracování. Při další tepelné úpravě při vyšší teplotě dochází k roztavení vrstvy pryskyřice, jež se stává zpracovatelná teplem a dodává výrobku jeho konečný tvar. Tato pryskyřičná vrstva je obecně známá v dané oblasti techniky jako rubová strana - podložka - pod kterýmžto termínem zde bude dále uváděna.

Produkty, získané tímto způsobem, ačkoli jsou široce používané, znamenají mnohé nevýhody při jejich zpracovatelských stupních během přípravy a také finální vlastnosti.

Na prvém místě lze uvést, Se jejich příprava vyžaduje četné výrobní stupně, jež zahrnují:

- mykací a jehlové zajehlování vláken tvořících vlasovou tkaninu finálního produktu;

- vázání pryskyřice, tj. přidání polymeru, který tvoří podložku k plsti, připravené v předcházející operaci; a nakonec

- tepelná úprava výrobku.

Další nevýhodou je skutečnost, že prykyřice je potenciálně znečišťující a toxická, protože akrylová pryskyřice nebo póly- , ethylen se používají jako jemný prášek, a v této formě vytváří mraky prachu při manipulaci a nakládání pryskyřice.

Další nevýhodou těchto výrobků je skutečnost, že podložka, vyráběná při tepelně úpravné operaci je nepropustná a neprodyšná, což činí takto získaný výrobek hygienicky nevhodný pro velký povrch povlaku.

konečně pak tyto výrobky sestávají z materiálů, které jsou chemicky rozdílné, čímž vyvstávají problémy při jejich opětném použití a recyklování. Z tohoto hlediska je ekonomicky přístupný způsob jak naložit s těmito výrobky po skončení jejich život nosti je skládkování nebo spálení. Toto řešení je však ekonomie ky nevýhodné a jde proti obecné tendenci konstruovat 100%ně recyklovatelné výrobky, tj. každá má být opětně použitelná nebo alespoň recyklovatelná pro jiná použití po skončení životnosti.

Potahy , vyrobené z jednoduchých materiálů, jež nabízí řešení bez výše uvedených nevýhod, byly například koberce, vyrobené zcela z polyesterových vláken označených firmou Hoechst-Ce lansse. Toto řešení je však nevhodné pro konstruování tepelně zpracovatelných potahů. V tomto případě se používají rozdílné vrstvy ze stejných polyesterových vláken takže neumožňují zpracování výrobku při tvarování pomocí tepelné úpravy vzhledem k tomu, že teploty tání rozdílných vrstev jsou stejné.

Podstata vynálezu

Předmětem tohoto vynálezu ků, vhodných pro výronu iepoLn e oeskythutí .ío..-,nozi mích výrob zoracovatelnúoh ootanu, sestává jících z jednoduchého polvmerního materiálu a schopných překonat výše uvedené nevýhody, popsané ve známé oblasti techniky.

Podle tohoto vynálezu bylo dosaženo tohoto uvedeného předmětu vynálezu a dalších předmětů vynálezu dosaženo použitím natkaných textilií, utvořených z:

- vrchní nekryté části, známé jako vlasová tkanina, sestávající z polyesterových vláken; a

- spodní části, známé jako podložka, sestávající ze směsi vláken stejného polyesteru jako vrchní část, a z vláken, tvořených zcela nebo částečně z nízkotajícího kopolyesteru, ve * o kterém má nízkotající část teplotu taní alespoň o 60 C nižší než polyester použitý na vlákna vlasové tkaniny.

Vlasová tkanina se získává z polyesterových vláken s délkovou hmotností mezi 0,3 a 30 dtex, s výhodou mezi 3 a 20 dtex.

Taková vlákna se vyrábí zvlákňováním z taveniny polyesteru, v němž alespoň 95 $ kyselých radikálů jsou tereftalové radikály, zbytek bývají 5 % buň radikály odvozené od jiných aromatických dikarboxylových kyselin, např. od kyseliny isoftalové, 2,6-dinaftalendikarboxylové kyseliny atd., nebo od alifatických dikarboxylových kyselin; a v němž alespoň 95 % glykolových derivátů je odvozeno od ethylenglykolu, zbylých 5 % radikálů je odvozeno od butylenglykolu, diethyleglykolu atd. Výhodný polyester je polyethylenterftalát (PET) mající vnitřní viskozitu mezi 0,5 a 0,7 dl/g a hustotu mezi 1,3 a 1,5 g/cm\ Tato vlákna' mohou obsahovat malá množství kaliv, antistatických činidel, antioxidantů, optických zjasňovadel atd., podle formulačních způsobů, dobře známých v dané oblasti techniky. Tato vlákna mohou být používána nebarvená nebo barvená ve střiži nebo v přadenech, oodle způsobů, známých v dané oblasti techniky.

Spodní část výrobků (podložka) sestává ze směsi polyesterových vláken jako je výše uvedený typ pro vlasovou tkaninu, a termicky vázaných kopolyesterových vláken majících délkovou hmotnost ve stejném rozmezí jako ta, jež jsou použita pro vlasovou tkaninu. Poměr těchto dvou typů vláken v uvedené směsi může kolísat v širokém rozmezí, od 80/20 hmotnostně do 20/80 hmotnostně, což je obvykle používané rozmezí oomčrů. Vvhodné jsou směsi, kde ja obsah termicky vázaných vlč.<en mez¹- 2i a % hmotnostních.

Nízkotajicí polyesterová vlákna se vyrábí zvlákňováním z taveniny kopolyesteru, získaného velmi dobře známým způsobem v dané oblasti techniky polykondenzací směsi dikarboxylových kyselin s ylykolem nebo směsí glykolů. Nejvíce používané jsou ty, které se získávají polykondenzací kyseliny tereftalové s jednou nebo více jiných dikarboxylových kyselin, jako je kyselina isoftalová, 2,6-naftalen-dikarboxylová kyselina atd. s glykolem. Pro přípravu kopolyesterů mohou být místo uvedených kyselin použity jejich funkční deriváty, jako jsou estery anebo anhydridy. Obvykle používaným glykolem je ethylenglykol, s možným přidáním různého procenta diethyleaglykolu. Teplota tání těchto vláken kolísá podle jejich složení a zejména ve směsích, kde jsou ve vláknech přítomny kyselé radikály. Například vlákna, získaná z kopolyesterů obsahujícího 90 S tereftalátových radikálů a 10 % isoftalových radikálů, mají teplotu tání o 50 °C nižší než vlákna čistého polyethylentereftalátu; s větším procentem isoftalových reziduí dochází k větší redukci teploty tání vláken. Vlákna tohoto typu jsou popsána v japonském patentu J-89-30926, se jménem firmy Kuraray. Kyselá část vláken v tomto patentu sestává ze směsi kyseliny tereftalové a kyseliny isoftalové a glykolová část sestává z ethylenglykolu a diethylenglykolu, přičemž druhá uvedená část je přítomna v množství mezi 5 a 25 Š molárními na celkový prostředek .

Nízkotajicí vlákna mohou být také získána spojením výše uvedených polyesterů a kopolyesterů, za vzniku dvousložkových vláken. Tato vlákna pak obsahují vysokotající část a nízkotají cí část působící jako pojivo při teplotách, které jsou nižší než je teplota tání polyesteru.

Spojení uvedených dvou materiálů se provádí podle dobře známých způsobů. Při prvním způsobu se roztavené polyestery a kopolyestery extrudují simultánně zvlákňovací tryskou, čímž se získají vlákna, známá v dané oblasti techniky jako bok-po-boku Jako alternativní polyester a kopolyester může být extrudován za použiti speciální zvlákňovací trysky tak, že se zísxá dvousložkové vlákno, v němž pokrývá jako plášt nízkotajicí xcooi/ester vnitřní vysokotající část, ořičemž se jako vlát na plášt-jádro.

Vlákna, použitá podle tohoto vynálezu pro přípravu podložky kompozitních výrobku, tvarovatelných za tepla, jsou s výhodou typu plást-jádro.

Vnější ěch to vláken sestává z kopolyesteru kyseliny :ast t tereftalové a isoftalové v poměrech, jež kolísají od 50/50 až 90/10, esterifikovaných ethylenglykolem, který může být esterifikován diethylenglykolem v množství kolísajícím mezi 2 a 25 % molárnírai. Tento kopolyester má vnitřní viskozitu mezi 0,5 a 0,6 dl/g a hustotu mezi 1,2 a 1,6 g/cm^J.

K termicky vázaným vláknům mohou být přidána malá množství kaliv, antistatických činidel, atd., a v takovém případě mohou být polyesterová vlákna použita pro vlasovou tkaninu.

Podle výhodného provedení tohoto vynálezu mohou být na polyesterech založené kompozitní prostředky tvarovatelná za tepla podle tohoto vynálezu, vyrobana způsobem, sestávajícím z následujících kroků:

a) příprava netkané textilie z polyesterového vlákna pro použití na vlasovou tkaninu následujícím způsobem:

- smíchání vláken za použití konvenční technologie;

- příprava a mykání vrstvy vláken za použití jakéhokoliv mykacího stroje na vinu;

- položení rouna;

- procházení zajehlovacím zařízením nebo podobný způsob pro mechanická spojeni vláken dohromady;

- možné finální procházení textilním dokončovacím strojem, vhodné pro zlepšení vzhledu a omaku výrobku (například stroje typu DILODR a DIŮOOP' atd. od firmy nemecke Dílo).

Plošná hmotnost takto získaného produktu kolísá mezi 300 a 000 g/m^z.

b) příprava netkané textilie polyesteru a prostředkem z termicky vázaného polyesteru pro použití na podložku, a to následujícím způsobem:

- smíchání vláken za použití konvenční etchnologie;

- konvenční mykání, za použití jakéhokoli typu mvkacího stroje na vinu;

- položení rouna;

- procházení zajehlovacím zařízením neoc oodobr.h ziisob oro ..uchanické spojení vláken dohromady.

Plošná hmoonost takto ziokanón:, erodr xov ; Lísá mezi -. o0 a 500 g/m2.

c) spojování netkaných textilií získaných podle bodů a) a b) dohromady procházením zajenlovacím zařízením nebo podobným strojem (DILOUh );předlisování; tato operace se provádí v peci zahříváním výrobku na teplotu 150 až 180 °C po dobu 1 až 2 minuty. Vlasová tkanina se připojí k podložce (stupeň c) za použití zvláštních prostředků, které napomáhají při poskytování estetických vlastností výrobku, připravené v předcházejících stupních a k jejich udržení. Zejména za použití například vlasové tkaniny s barvenými vlákny a podložky s nebarvenými vlákny a předpokladu použití pro spojení zajehlovacího zařízení, pak se tato operace provádí tak, aby se zabezpečilo pronikání jehel od podložky k vlasové tkanině tak, aby se pečlivé dbalo toho, že se bílá vlákna nezbarveného polyesteru z podložky nedostane na nekrytý exponovaný povrcg, čehož lze dosáhnout úpravou zajehlovacího zařízení.

Potahy a koberečky podle tohoto vynálezu jsou zejména vhod né v automobilovém sektoru jako první tkanina pokrývající podlahu, pro potahování boků dveří, zavazadlového prostoru, střesníno panelu, panelu pod zadním oknem a jiné části tvárné za tepla.

Takové potahy jsou vhodné jako textilní kryty pro zařízení auta a jakékoli aplikace, kde se požaduje předlisování produktu, například jako kryty pro dekorativní části v nábytkářském sektoru.

Výrobky podle tohoto vynálezu, kromě poskytnutí řešení nedostatků načrtnutých v úvodu, jsou charakterizovány vysokou pevností v tahu a odolností vůči opotřebení otěrem, jsou stálé na světle, což je typické pro polyestery a jsou odolné vůči hnilobě a jsou více odolné vůči plamenu a pocení než potahy vyrobené z tradičních materiálů. Konečně jsou výrobky podle tohoto vynálezu jsou v podstatě monosložkové, sestávající zcela z polyesteru, tedy usDokojivě recyklovatelného materiálu, čož vyhovuje požadavkům současných průmyslových terndů, zejména v automobilovém průmyslu. Takové výrobky mohou být recyklovány spolu s jinými polyethylentereftalaty a/nebo polyethylenisoftalatovými výrobky; recyklování se může orovádět známými způsoby jako je depolymerace, degradace,· lisování, recyklování atd.

Dále budou následovat Pří klady, j až rozumět tomuto vynálezu, avšak žádným zoús no obsan a rozsah, popisu Příkladů jsou centa hmotnostní, pokud není uvedeno jinak rnéijí umožnit léoe obem neomezovat všechny části a

00proPříklady.provedení vynálezu

Příklad 1

a) Příprava exponované nekryté části (vLasové tkaniny)

Směšovací komůrka se naplní 75 díly střižního polyesteru barveného v přadenu, 3 následujícími vlastnostmi:

- délková hmotnost: 17 dtsx

- houževnatost: >30 cN/tex

- délková roztažnost: 70 %

- délka: 70 mm a 25 díly střižního polyesteru barveného v ořadenu, s následujícími vlastnostmi:

- délková hmotnost: 3,C dtex

- houževnatost: >39 cí-:/tex

- délková roztažnost: 54 %

- délka: 76 mm

Tato směs se nanáší rozprašováním s roztokem, ooaahujícím vodu, na křemíku založenou emulzi a na kohszi působící antista tický prostředek, v takovém množství, aby získaná směs obsahovala 1 % vody, 1 δ křemíkové emulze a 0,5 % na fcohezi půsooícího antistatického prostředku. Takto získaná směs vláken se dávkuje gravimetrickým dávkovačem do mykacího stroje na vlnu délky 2,a m jez produkuje 10 az 12 g/m rouna. Rouno na výstupu se svinuje a vrství se na sebe pomocí aparatury pro vrstvení rouna a dávkuje se do mykacího stroje na vinu s pevným plocým víčkem 2,5 m délky, jež produkuje 20 g/m^Z rouno. Takto vyrobené rouno se z druhého mykacího stroje skládá a podrobí se působení prustřiěníku délky 3,7 m. Takto získaná netkaná tex2 tilie se oak zpracovává strojem dodávajícím 680 orúniků/cm 2 oři rvchlosti oosuvu 3 m/min, tinální hmotnost je 400 c/m

b) Příprava podložky

Směšovací komůrka se naplní i polyesteru s následujícími vin J .-.n.;s t - délková n..'.einjsz: 17

- houž-evnatos t: >35 cd/tex

- délková roztažnost: 55 %

- dél ka : 7 6 mm a 50 díly termicky vázaného střižního polyesteru s následujícími vlastnostmi:

- délková nmotnost: 4,4 dtex

- houževnatost: 24 clí/tsx

- délková roztažnost: 55 %

- délka: 51 care*.

'_'ato snos střiže se zpracovává způsobem, popsaným pod bo dam a), o vynecháním ooslodního stupně zařazování, přičomž ss

Z 13.

netkaná textilie s hmotností 400 g/ m .

c) Připojování nekryté části k podložce

Uvadané netkané textilie získané podle bodů a) a b) ss k sobě připojí pomocí zajehlovacíhc zařízení za použití desky

10 000 jehlami s průnikem 1,04 a 75 hrotv/cm“, čímž se zisk , 2 produkt 3 hmotnosti 600 g/m .

d) Předtvarování

Produkt získaný podle popsaného bodu o) se vloží do pece při teploto 150 °C na dobu 30 sekund a následné se modeluje formou do žádaného tvaru.

Přiklad 2

a) Příprava exponované nokrytc části (vlasové tkaniny)

Střižní polyester barvený v přadenech s následujícími vlas tnostmi:

- délková hmotnost: i7 dtex

- houževnatost: >30 ck’/tex

- délková roztažnost: 70 2

- délka: 76 mm se rozvolní pomocí mykacího čochradla a defibrátoru a posouvá se pomocí gravimetrického nebo volumetrického dávkovače do my kacího stroje na vlnu, délka 2,5 m , rychlost produkce v rozmezí 250 až 300 kg/h. Produkt, vycházející z mykacího strfb, prochází stupněm skládání rouna a následně -rošívánu ·χ·χχ. ně za jehlovacím zařízením vybaveným 1 :: ~ mr ,m. - : s

32. Takto získaný předza;

zajehlovacín zařízením 3 11 500 jehlami o jemnosti 32 a 250 ~ , , , hroty/cm . Produkt se pak podrobí konečnému zpracovaní, kdy se získá netkaná textilie hmotnosti 400 g/em^ a vlasová tkanina o výšce 0,7 mm.

b) Příorava podložky

Směšovací komůrka se polyesteru s následujícími vlastnostmi:

- délková hmotnost: 17 dtex

- houževnatost: >35 cd/tex

- dálková roztažnost: 55 Ů

- délka: 70 mm a 50 díly termicky vázaného střižního polyesteru s následující mi vlastnostmi:

- délková hmotnost: 4,4 dtex

- houževnatost: 24 ck/t-ex

- délková roztažnost: 5G £

- délka: 51 mm

Tato směs dvou střiží se rozvolní pomocí mykacího čechrsc! la a defibrátoru a zpracovává se tak, jak je popsáno pod bodem a) vyjma posledního stupně, přičemž se získá produkt o hmotnosti 400 g/m^.

c) Připojování nekryté části k podložce

Uvedené netkané textilie pod bodem a) a b) se k sobě připojí pomocí zajehlovacího zařízení za použití desky s 7 000 ko runkovými jehlami s průnikem 0,7 mm a 100 hroty/cm^, přičemž 2 získaný produkt má hmotnost 800 g/m .

d) Předtvarování

Produkt, získaný podle popsaného bodu c) se vloží do pece o teplotě 160 °C na dobu 30 sekund a následně se modeluje formou do žádaného tvaru.

naoiní 50 dílv nabarveného střižního

Průmyslová využitelnost komoozitní výrobky tvárné za tepla, založené na polyest: rovych vláknech, podle tohoto vynálezu jsou výborné oro touž: především v automobilovém a nábytkářské::! ar. , -i:.·.v.;· ; x vnitřní vvbavení.

Claims

1. Kompozitní výrobky, tvárné za tepla, získané za použití natkaných textilií, tvořených 2:

- spodní části, známé jako podložka, sestávající ze směsi vláken stejného polyesteru jako vrchní část a z vláken sestávajících zcela nebo částečně z nízkotajícího kopolyestam, vyznačujícího se tím, že nízkotající část má teplotu tání alespoň o 60 nižší než uvedený polyester, použitý na vlákna vlasové tkaniny.

2. Kompozitní výrobky, tvárné za tepla, modle nároku i, vyznačující se t í m, že vlákna, tvořící vlasovou tkaninu, se vyrábí zvlákňováním z taveniny polyesteru, v němž alespoň 95 á kyselých radikálů jsou teraftalovc radikály.

3. Kompozitní výrobky, tvárné za tepla, podle nároku 2, vyznačující se ti m, že uvedený polyester ná vnitřní viskozitu nozi 0,5 a 0,7 dl/g.

4. Kompozitní výrobky, tvárné za tepla, podle nároku 2, v y značující se t í m, že hustota uvedeného poly3 esteru je mezi 1,3 a 1,5 g/orn*'.

5. Kompozitní výrobky, tvárné za teola, podle nároku 2, vyzná č u, j í c í se t í m, že vlasová tkanina je získána z polyesterových vláken podle nároků 2 ač 4, mající délkovou hmotnost mezi 0,3 a 30 dtex.

6. Kompozitní výrobky, tvárné za tepla, podle nároku 5, v y značující se tím, že tyto oolyesterové výrobky mají délkovou hmotnost mezi 3 a 20 dtex.

7. Kompozitní výrobky, tvárné za teola, podle nároku 5 neon vyznačující se t í m, ne uvedená v·., k.:· hují kaliva, antistatická činidla, 1.:: 1;z ' :::::

novací prostředky, atd.

- 11 ο. Ko.mpozitní výrobky, tvárné za tepla, oodlo nároku 1, v y z načující s a t í m, že podložka je vyrobena ze směsi vláken podle nároku 2 až 7 a vlákna sestávají výlučn: z termicky vázaného polyesteru.

9. Kompozitní výroky, tvárné za tepla, podle nároku é, vyznačující s a t í m, že uvedený termicky vázaný xopolyastsr ná poměr monomeru tereftalový/isoftalový mezi 50/50 a 90/10.

10. Kompozitní výrobky, tvárné za tepla, podle nároku 9, vy z načující se tím, ze uvedený termicky vázaný kopolyester má vnitrní viskozitu mezi 0,5 a 0,6 dl/g.

tím, že uvedený termicky vázaný 3

11. Kompozitní výrobky, tvárné za tepla, podle nároku 9, v y z načující se kopolyester má hustotu mezi 1,2 a 1,6 g/cm*

12. Kompozitní výrobky, tvárné za tepla, podle nároku 8, vyznačující se tím, že uvedená vlákna, tvořená z termicky vázaného kopolyesteru podle nároKU 1 až 11, mají dálkovou hmotnost mezi 0,8 a 30 dtex.

13. Kompozitní výrobky, tvárné za tepla, podle nároku 12, v y z n a č u j* í c í se t í ra, že uvedená termicky vázaná vlákna mají délkovou hmotnost mezi 3 a 20 dtex.

Kompozitní výrobky, tvárné za tepla, podle nároku 12 a 13, ze uvezeno termicky vav y z n a c u j i c i se tím, zaná vlákna obsahují kaliva, antistatická činidla, antioxidauty, optická zjasňovadla a bělidla, atd.

15. Kompozitní výrobky, tvárné za tepla, podle nároku 1, v y z načující se t í m, že podložka je vyrobena ze směsi vláken oodle nároxu 2 až 7 a dvousložkových vláken.

S .i

16. Kompozitní výrobky, tvárné za teoLa, načující se o , .e .. pu bok-oo-boku, zizznn.: