DD227089A1 - Verfahren zum beschichten von substraten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Beschichtungsverfahren von Substraten mit polymeren Werkstoffen, vorzugsweise auf Basis von PUR-Reaktivsystemen, wobei der Verbund aus polymerbeschichtetem Substrat, u. a. Vlies, Gewebe, Gewirk, Seide, in noch nicht ausgehaertetem Zustand von der Transportbandanlage oder der Beschichtungswalze delaminiert und anschliessend in eine geeignete Haertungsvorrichtung transportiert wird. Die erhaltenen Verbunde koennen als Kunstleder, Zeltbahnenmaterial, Planen, technische Gewebe, Transportbaender, Treibriemen u. a. m. verwendet werden.

Description

Titel der Erfindung

Verfahren zum Beschichten von Substraten

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von Substraten, wodurch Verbünde mit einer innigen Verbindung von Beschichtungsmasse und Substrat erhalten werden, die als Kunstleder, Zeltbahnenmaterial, Planen, technische Gewebe, Transportbänder, Treibriemen, Beläge usw. verwendbar sind*

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Herstellung von Verbunden aus Substraten und Polymerschichten ist bekannt und kann nach dem Umkehr- oder dem Direktbeschichtungsverfahren erfolgen·

Das Umkehrbeschichtungsverfahren beruht darauf, auf einen Träger, der aus einem beschichteten Papier, Kunststoff oder Metall bestehen kann, eine Polymerschicht aufzutragen, die dann, direkt oder zu einem durch das jeweilige Verfahren bestimmten Zeitpunkt, mit einem Substrat kaschiert wird· Polymer und Substrat werden z· B· durch Aufkleben oder Verschmelzen bzw· bei direktem Kaschieren durch eine thermische Behandlung, Druck, Walzen o· ä. miteinander verbunden· Nach der Aushärtung wird der Verbund vom Träger delaminiert·

Beim Direktbeschichtungsverfahren wird das Substrat ohne Verwendung eines Trägers direkt mit dem Polymeren beschichtet, wobei jedoch eine Unterlage zum Transportieren des Substrates erforderlich ist· Beispielsweise wird ein reagierendes Polymergemisch, eine Polymerlösung, -dispersion oder ein Polymerpulver auf ein Substrat aufgetragen, anschließend gehärtet, getrocknet oder verschmolzen und dabei gegebenenfalls durch Walzen, Drucken, Mustern oder ähnliche Verfahren die Oberfläche geprägt.

Polymerfilme und Polymerschaumschichten können ebenfalls aufgebracht werden, wobei die Polymerschaumschichten gewöhnlich, z· B· durch Druckeinwirkung, eine Dichteerhöhung erfahren·

Als Unterlage werden in der Regel endlose, waagerecht laufende Transportbänder genutzt, wie sie beispielsweise in "Thermoplastic Polyurethans" £3· Coated Fabrics (Technomic Publ») 7 (1978) 2937 beschrieben werden·

Die US-PS 3 278 659 offenbart, daß zur Beschichtung als Unterlage vorteilhaft ein gewölbtes,, endloses Transportband verwendbar ist· Auf dieses Band wird ein Polyurethanschaumsystem aufgetragen, das nach dem Aufschäumen unter der Spannung des Bandes aushärtet· Ein Auftragen weiterer Schichten sieht dieses Verfahren nicht vor· Nach der US-PS 4 082 824 werden aus schäumfähigen Polyurethansystemen durch Aufschäumen und mechanische Oberflächenbearbeitung Polyurethanschaumschichten hergestellt und anschließend mit einem Substrat thermisch verbunden· Die DE-OS 28 36 967 beschreibt ein Verfahren, bei dem während des Aufschäumens eines Polyurethanblockschaumsystems eine Gewebebahn zwischen die Abdeckung und die sich bildende Oberfläche gebracht wird, wodurch sich beide bleibend miteinander verbinden. Nach vollständiger Aushärtung wird die durch das Gewebe verstärkte Schaumstoffschicht vom Schaumstoffblock abgeschnitten· Die Zufuhrgeschwindigkeit der Gewebebahn ist dabei geringer als die Transportgeschwindigkeit des Schaumstoffblockes· Für dieses Verfahren wird eine Blockschaumanlage zusätzlich mit

einer Vorratsrolle für das Gewebe und einem Rollenpaar zur Regulierung der Gewebezufuhrgeschwindigkeit versehen.

Ein weiteres Verfahren zur Beschichtung mit Polymeren mittels einer Transportbandanlage beschreibt die OP-OS 56-126 132· Transportband und zu beschichtendes Substrat werden zunächst getrennt geführt, nach Umlenken um 90° wird das Substrat mit dem Polymer beschichtet, nach abgeschlossener Härtung delaminiert und dem Verwendungszweck entsprechend nachbehandelt« Ähnliche Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Polyurethanflächen bzw. -schaumschichten werden auch in der DE-OS 29 23 828 und der DE-OS 30 20 008 offenbart· Die Verwendung einer Umlenkrolle vor der Laminierung des Substrates ist ein übliches Verfahren und wird z. B. auch in der DE-OS 30 22 655 beschrieben. Beschichtete Papierbahnen werden nach der DE-OS 30 24 392 hergestellt, indem das Papier einseitig beschichtet und nach Vortrocknung und Trocknung in einem Schwebetrockner ausgehärtet wird.

In der DE-OS 29 15 289 wird eine Vorrichtung zum Auftragen von schäumfähigen Gemischen auf eine sich fortbewegende Bahn beschrieben, bei der über eine Walze und ein an der Walze befindliches Einstellelement das schäumfähige Gemisch in gewünschter Stärke auf das Substrat aufgetragen wird. Eine weitere Möglichkeit der Beschichtung von Substraten besteht darin, mit Hilfe von Walzen aus einem Vorratsgefäß Polymersubstanz zu entnehmen, diese auf ein senkrecht laufendes Substrat unter gleichzeitiger Anwendung von Druck oder eines Musters einseitig aufzutragen und anschließend auszuhärten (DE-OS 29 30 582)·

Alle dargestellten Verfahren erfordern eine komplizierte Beschichtungsvorrichtung und die Verwendung von Transportbändern. Durch energieintensive Trocknungs- und/oder Härtungsverfahren werden zusätzliche Kosten verursacht, um eine gleichbleibende Qualität der beschichteten Materialien zu gewährleisten·

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, durch das Verbünde aus Substraten und Polymeren ohne die Verwendung von Trägermaterialien während des Härtungsvorganges bei gleichzeitiger Nutzung der Vorteile des Urakehrbeschichtungsverfahrens hergestellt werden können·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Erfindungsgemäß wird das Ziel dadurch erreicht, daß ein Polymersystem ohne Verwendung eines Trägermaterials auf ein kurzes Transportband oder eine Walze, die mit Metall, Kunststoff und/oder Papier beschichtet ist, aufgetragen und nach 0,1 bis 30 Sekunden ein Substrat auf die Polymerschicht aufgebracht wird, wobei das Polymer teilweise in das Substrat eindringt oder auf ihm haftet, und nach weiteren 0,1 bis 30 Sekunden der Verbund aus Substrat und nicht ausgehärtetem Polymeren vom Transportband oder der Walze abgezogen, über Umlenkrollen in eine Härtungsvorrichtung geführt und mittels Wärme gegebenenfalls unter Beteiligung reaktiver, gasförmig vorliegender Verbindungen innerhalb 30 bis SOO Sekunden ausgehärtet und abschließend aufgerollt wird»

Durch das Delaminieren des Verbundes aus nicht ausgehärtetem Polymeren und Substrat wird eine gleichmäßige* das Substrat teilweise durchdringende Polymerschicht erhalten.

Am Transportband oder der Walze können an einem nach der Delaminierung liegenden Punkt Vorrichtungen zum Abstreifen oder Säubern vorgesehen werden, obwohl bevorzugt ohne derartige Vorrichtungen gearbeitet wird·

Die Härtungsbedingungen sind vom eingesetzten Polymersystem abhängig· Werden Polymerdisper^-sionen verwendet, liegt die Härtungstemperatur in der Regel zwischen 100 und 150 °C·

Polymerpulver und Substrate haften zunächst durch elektrostatische Aufladung aufeinander und werden anschließend in der Härtungsvorrichtung bei Temperaturen bis über 200 ⁰C miteinander verschmolzen·

Obwohl PVC- und/oder Polyacrylatdispersionen oder -pulver verwendbar sind, werden Polyurethanreaktivsysteme bevorzugt.

Bei Verwendung reagierender Polyurethansysteme, z. B. nach DD-WP 159 990, erfolgt die Härtung bei Temperaturen zwischen 60 und 150 ⁰C, wobei ein Temperaturbereich von 80,bis 120 ⁰C bevorzugt wird·

Vorteilhaft ist ebenfalls die Anwendung von Polyurethan-1-Komponentensystemen, wie sie z. B. in dem DD-WP 159 981 beschrieben werden. Diese Systeme bestehen aus isocyanatgruppen- und katalysatorhaltigen Vorpolymerisaten mit Zusatzstoffen wie Farbstoffen, Pigmenten und Zurichtmitteln, die durch Wasserdampf zu Polyurethan-Polyharnstoffen ausreagieren. Hier erfolgt die Härtung bei 30 bis 100 ⁰C und einer relativen Feuchte von 40 bis 100 %* Die Härtung mit Hilfe von Ammoniak und flüchtigen primären Aminen ist ebenfalls möglich, was jedoch zu einer höheren Umweltbelastung führen kann·

Als Substrate können Vliese, Gewebe, Gewirke, Seiden, Kunststoffbahnen, aber auch bereits beschichtete Gewebe, Vliese u. ä· verwendet werden.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbünde können nachfolgend z. B, geprägt, gewalzt, gemustert, geschliffen oder gerauht und zu weichen atmungsaktiven Kunstledern, Zeltbahnen, Planen o. ä. weiterverarbeitet werden·

Ausführungsbsispiele

Beispiel 1

Beschichtung mittels Transportbandanlage (siehe Fig, I)

In einem Vorratsbehälter 1 befinden sich 50 kg eines aus einem Polyethertriol (Molmasse etwa 5000), einem Polyetherdiol (Molmasse etwa 600), Dipropylenglykol, Triethylendiamin (Α-Komponente, Behälter 2) und Toluylendiisocyanat (B-Komponente, Behälter 3) hergestsllten Prepolymers, Durch eine Reguliereinheit 4 und eine Auftragevorrichtung 5, die-aus einem Rohr mit mehreren öffnungen besteht, wird das Prepolymere auf das Transportband 6 aufgetragen und mittels der Ziehvorrichtung 7 gleichmäßig auf eine Schichtstärke von 0,23 mm ausgezogen· Nach 1,23 m, entsprechend 10 Sekunden, erfolgt die Kaschierung mit einem aus einem'thermisch einseitig verfestigten Vlies bestehenden Substrat 8, das von einer Vorratsrolle 9 der Kaschiervorrichtung 10, die

2 aus einer Walze mit einem Andruck von 0,072 N/mra auf den Verbund besteht, zugeführt wird· Nach weiteren 2,5 m, entsprechend 20 Sekunden, erfolgt an einer Umlenkrolle mit Delaminiervorrichtung 11 die Trennung des beschichteten Substrats 12 vom Transportband 6· Das beschichtete Substrat 12 wird etwa senkrecht, ohne ein Träger- oder Stützmaterial zu verwenden, auf eine zweite Arbeitsebene befördert, dort über eine Umlenkrolle 13 gelenkt und in einen Härtungskanal 14 geleitet· Dieser Härtungskanal 14 hat eine Länge von ca· 15 m bei einer Arbeitstemperatur von 65 ⁰C und 85 % relativer Feuchte· Nach 120 Sekunden hat das beschichtete Substrat 12 den Kanal durchlaufen und ist vollständig ausgehärtet· Der Verbund wird auf eine Vorratsrolle aufgewickelt»

Auf diesem Wege entsteht ein natürlichem Wildleder ähnliches Material, das folgende Eigenschaften aufweist: Zugfestigkeit: 13,8 MPa

Bruchdehnung: 142 %

2 Wasserdampfdurchlässigkeit: 850 mg/24 h · 10 cm Bally-Flexometer-Test: > 150 000 Knickungen bei 20 ⁰C

> 100 000 Knickungen bei -20 ⁰C

Beispiel 2

Beschichtung mit einer Waise (siehe Fig» 2)

In zwei Vorratsbehältern 2 und 3 befinden sich die Komponenten A und 8 eines Polyurethanreaktivsystems, das auf eine Topfzeit von 3 Minuten bei 25 C eingestellt ist· Die Komponente A ist ein hydroxylgruppenhaltiges und einen Katalysator enthaltendes Vorpolymerisat, das aus einem Diisocyanat, einem Pölyetherdiol, Butandiol-1,4 als Kettenverlängerer und Dioctylzinnbis-(thioglykoisäureisoocty!ester) als Katalysator hergestellt wird· Die Komponente B ist ein eingefärbtes, isocyanatgruppenhaltxges Prepolymer auf Basis von Polyethertriol, Polyetherdiol und 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat· Beide Komponenten werden über ein Mischaggregat 15 im Verhältnis von 1 : 3,5 miteinander blasenfrei vermischt und über eine Auftragsvorrichtung δ - analog Beispiel 1 - über eine Reguiiereinheit 4 auf die mit einer Silikontrennschicht versehene Stahlwalze 17 (Durchmesser 96 cm) aufgegeben und mittels der Ziehvorrichtung 7 auf eine Stärke von 0,16 mm ausgezogen· Die Walze 17 hat eine Umdrehungsgeschwindigkeit von 3 U/min· In einem Abstand von 0,20 m vom Auftragspunkt erfolgt die Kaschierung mit einem aus 0,5 mm starkem Baumwollstoff bestehenden Substrat 8 durch die Kaschiervorrichtung 10· Nach 5 Sekunden wird an der Umlenkrolle mit Delaminiervorrichtung 11 delaminiert. Das beschichtete Substrat 12 wird ohne Träger in den Heizungskanal 14 von ca· 17 m Länge überführt, wo innerhalb von 100 Sekunden ausgehärtet und danach auf die Vorratsrolle aufgewickelt wird·

Es resultiert ein Material mit glatter Oberfläche und weichem Griff, das folgende Eigenschaften aufweist: Wasserdampfdurchlässigkeit: 485 mg/24 h ♦ 10 cm Bally-Flexometer-Test: > 100 000 Knickungen bei -20 ⁰C

> 150 000 Knickungen bei 20 ⁰C Schichtentrennfestigkeit: nicht trennbar

Claims (4)

8 Erfindungsanspruch

1· Verfahren zum Beschichten von Substraten mit Polymeren nach dem Umkehrverfahren, gekennzeichnet dadurch, daß ein Polymersystem auf ein karzes Transportband oder eine Walze, die mit Metall, Kunststoff und/oder Papier beschichtet ist, aufgetragen und nach 0,1 bis 30 Sekunden auf diese gebildete Polymerschicht ein Substrat aufgebracht wird, wobei das Polymer teilweise in das Substrat eindringt oder auf ihm haftet, und nach weiteren 0,1 bis 30 Sekunden der Verbund aus Substrat und nicht ausgehärtetem Polymer vom Transportband oder der Walze abgezogen, über Umlenkrollen in eine Härtungsvorcichtung überführt, mittels Wärme, gegebenenfalls unter Beteiligung reaktiver, gasförmig vorliegender Verbindungen* innerhalb 30 bis 600 Sekunden ausgehärtet und abschließend aufgerollt wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daS das Polymersystem ein Polyurethanreaktivsystem, ein reaktionsfähiges, freie Isocyanatgruppen enthaltendes Polyurethanvorpolymerisat, eine Polyurethan-, eine PoIyacrylat- beziehungsweise eine PVC-Dispersion, ein Polyurethan- oder ein Polyacrylatpulver oder ein Gemisch derselben darstellt,

3· Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Polymerpulver elektrostatisch am Substrat gehalten und in der Härtungsvorrichtung verschmolzen werden·

4· Verfahren nach Punkt 1 bis 3> gekennzeichnet dadurch* daß als Substrate Vliese, Gewebe, Gewirke, Seiden oder bereits beschichtete Gewebe oder Vliese verwendet werden·

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen