DD248157A1

DD248157A1 - Durchdringungsverbunde faservliese mit polyurethanen mit eigenschaftsbestimmendem porigem anteil

Info

Publication number: DD248157A1
Application number: DD26323784A
Authority: DD
Inventors: Dietmar Helbig; Eckhard Will; Max Olschewski; Guenter Wagner; Waltraud Hamburger; Joerg-Uwe Meier
Original assignee: Vogtl Kunstlederfabrik Veb
Priority date: 1984-05-22
Filing date: 1984-05-22
Publication date: 1987-07-29
Also published as: DD248157B1

Abstract

Die erfindungsgemaessen Durchdringungsverbunde sind zusammengesetzt aus Vliesen, die unter Verwendung von synthetischen, nativen oder Regeneratfasern auf bekanntem Wege erhalten wurden. Die das Vlies bildenden Fasern sind je nach Oberflaechenverhalten ganz, teilweise oder nicht durch das enthaltene vorzugsweise porige Polyurethan benetzt. Die Faserverschlaufungen und Faserverkreuzungen sind durch punktfoermige und segelfoermige Lamellen elastisch verbunden. Durch unterschiedliche Polymergehalte und unterschiedliche Eindringtiefen in Querschnitte der Vliese koennen Wasserdampftransport- und Speichervermoegen, Weichheit und mechanische Festigkeiten des Durchdringungsverbundes in weiten Grenzen variiert werden. Die erhaltenen Produkte sind fuer ein breites Spektrum von Einsatzgebieten der Bekleidungsindustrie, Schuhindustrie, Moebelindustrie und anderen Spezialgebieten mit Vorteilen zu verarbeiten.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Durchdringungsverbund aus Faservlies und einem elastischen Polyurethan (PUR), der sich u.a. durch nahezu isotropes Festigkeitsverhalten von hohem Eigenschaftsniveau, gute Hydrolysebeständigkeit, Tieftemperaturverhalten und hervorragende hygienische Eigenschaften auszeichnet, wodurch er besonders zur Verwendung als bspw. Schuh- und Sportschuhmaterial, Kunstlederbekleidungsmaterial, Polstermaterial usw. geeignet ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Durchdringungsverbunde aus faserigen Substraten mit Polymeren bzw. Polymergemischen zur Erhöhung der Festigkeit und zur Erzielung besonderer Eigenschaften sind bekannt. Derartige sich teilweise oder vollständig -durchdringende Verbünde sind folgende:

— Entsprechend der DE-PS 3.117.894 gibt es z.B. zur Verfestigung von Vliesen bzw. zur Erzeugung spezieller Eigenschaftsmerkmale die Möglichkeit, diese mit PUR-Lösungenzu behandeln. Die Lösungen sind ausreagierte elastische PUR, die aus langkettigen PEs- und PEt-Diolen und Diisocyanaten sowie OH- und aminhaltigen Kettenverlängerern hergestellt werden. Durch Verdampfen des Lösungsmittels entstehen kompakte Faserüberzüge, wobei die Fasern an den Verschlaufungsstellen verklebt sind.

— Wie in den Patentschriften JP 56-85.479 und DE-PS 2.639.060 beschrieben ist, können die mit Lösungsmittelsystemen imprägnierten Vliese auch durch Koagulation des PUR durch Nichtlösungsmittel verfestigt werden. Dabei werden inhomogene Phasen aus der Lösung fixiert und außerdem eine gewisse poromere Struktur erzeugt, die jedoch nicht als eigenschaftstragendes Strukturelement fungiert.

— Eine Verfestigung von Faservliesen kann auch entsprechend der DE-PS 1.286.991 durch Aufbringen eines Reaktivsystems in zwei Verfahrensschritten nacheinander als NCO-haltiges Prepolymer und OH-haltiger Härterkomponente mittels anschließender Wärmeeinwirkung durch Faserverklebung mit kompaktem PUR erfolgen.

— Zur Herstellung von PUR-imprägnierten Vliesen bzw. Durchdringungsverbunden wird, wie in den Patentschriften

JP 78-81.574, JP 78-142.167, JP 78-143.660 und US-PS 4.110.317 beschrieben ist, die Möglichkeit der Imprägnierung mit wenig Lösungsmittel enthaltenden 2-Komponentensystemen auf Basis von verzweigtem PEt/PEs-Pölyol mit Toluylendiisocyanat und Diol als Kettenverlängerer (NCO : OH = äquivalent) beschrieben, deren Härtung mittels Katalysator in 80⁰C warmem Wasser durchgeführt wird, wobei außer kompakter Faserbenetzung bzw. -verfestigung gewünschte koagulierte Poromerstrukturen in geringem Umfang auftreten.

Alle diese Produkte weisen folgende Mangel auf: Es handelt sich im wesentlichen um Faser-Kompaktüberzüge im Sinne einer Imprägnierung mit hohem Verklebungsgrad der Fasern miteinander, der die Weichheit erheblich beeinträchtigt, mit lediglich geringfügigen poromeren Anteilen, die nicht wesentlich bzw. nicht eigenständig das Gesamteigenschaftsbild beeinflussen, weswegen diese Produkte nur mangelhaft speziell den hygienischen Anforderungen an Kunstleder oder der gewünschten lederähnlichen Weichheit genügen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Durchdringungsverbund aus Faservlies und einem elastischen PUR, welches zur Faserverfestigung dient, ohne daß der weiche Grundcharakter des Fasergefüges wesentlich beeinträchtigt ist, wobei der Verbund in hohem Maße einen eigenständigen feinporigen Schaumanteil enthält, welcher die Festigkeitseigenschaften wesentlich mitträgt und gleichzeitig ein hohes Niveau an Tragehygiene bewirkt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Erfindungsgemäß wird das Ziel dadurch erreicht, daß aus einem Faservlies und einem an sich bekannten elastischen NCO-haltigen PUR-Einkomponentensystem mit Zusatzstoffen wie Schaumregulatoren, Farbpigmenten, Flammschutzmitteln usw., das nach an sich bekannten Verfahren wie Aufrakeln, Einwalzen, Imprägnieren usw. in das Vlies in gewünschter Menge und Eindringtiefe bis zu 100% eingebracht wird, durch Härtung in einem Feuchte-Wärme-Klima von 20-100⁰C, vorzugsweise 35-60⁰C, und einer relativen Feuchte von 30-100%, vorzugsweise 65-85%, ein Durchdringungsverbund entsteht, deradadurch gekennzeichnet ist, daß die Vliesfasern zu einem geringen Teil mit einem feinporigen dünnen Polyurethan-Überzug versehen sind, wobei ein geringer Teil der Faserverschlaufungsstellen und Faserverkreuzungsstellen punktförmig und/oder durch segeiförmige Lamellen verbunden ist, was zu deutlicher Verfestigung des Gesamtverbundes führt, ohne in erheblichem Umfang dessen Weichheit zu beeinträchtigen, wobei die Hauptmasse des eingebrachten Polyurethan sich zu einer eigenständigen Schaumphase gestaltet, wodurch die Gesamtfestigkeit und die hygienischen Eigenschaften wesentlich mitbestimmt sind, so daß der Durchdringungsverbund ein Kunstledermaterial von nahezu isotroper Festigkeit und sehr guten Atmungsaktivität darstellt, das für Bekleidungszwecke, Schuhmaterialien, Polstermaterialien, Fahrzeugausstattung, Taschen und Mappen, Gurten, Transportbändern und Riemenwerk für Maschinen, Griffmantelungen und andere Anwendungsgebiete eingesetzt werden kann.

Für den Durchdringungsverbund geeignete Vliese können durch Verpressen, Nadeln, Verdichten oder durch ein anderes geeignetes Verfahren aus natürlichen, synthetischen Fasern, Regeneratfasern oder Gemischen davon aufgebaut sein. Durch das Vermischen von verschiedenartigen Fasern ergibt sich die Möglichkeit der Beeinflussung der Eigenschaften der Verbünde aus Fasersubstrat und Polymerem. Durch die Zusammensetzung des Vlieses läßt sich zusätzlich der Anteil von benetzten und nicht benetzten Fasern steuern. Benetzbare Fasern sind z. B. Zellulose-, Baumwoll-, Polyester-, Polyamid- und Polyacrylnitri!fasern. Nicht benetzbare Fasern sind z. B. Polyethylen- und Polypropylenfasern.

Geeignete PUR-Systeme für den Durchdringungsverbund sind z. B. NCO-haltige Prepolymere, die aus einer oder mehreren Polyhydroxyverbindungen der Funktionalität 1,75-4,5, bevorzugt der Funktionalität 2-3, einem oder mehreren Isocyanaten der Funktionalität 1,5-3, bevorzugt 2-3, Katalysatoren, Füllstoffen, Pigmenten und/oder weiteren Zusatzstoffen hergestellt werden. Bevorzugte Polyhydroxyverbindungen sind Polyetheralkohole der Funktionalität 2-3 aus einem oder mehreren Alkylenoxiden der mittleren Äquivalentgewichte 500-5000, bevorzugt 1000-2500. Bevorzugt werden Gemische aus Polyethderdiolen und Polyethertriolen unterschiedlicher Äquivalentgewichte. Geeignete Isocyanate sind Toluylendiisocyanat, Xylylendiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, deren Gemische technische Produkte oder Umsetzungsprodukte mit niedermolekularen Di- und/oder Polyalkoholen. Geeignete Katalysatoren sind tertiäre Amine wie Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetramethylbutandiamin, Triethylendiamin, Dimethylcyclohexylamin usw. ggf. im Gemisch mit metallorganischen Katalysatoren. Geeignete Zusatzstoffe sind übliche Schaumregulatoren, Flammschutzmittel wie Antimontrioxid, Tris-(2-Chlorethyl-lphosphat und Aluminiumoxidhydrat, Pigmente, organische Farbstoffe, Mattierungsmittel wie Silikone usw. Der erfindungsgemäße Durchdringungsverbund wird bevorzugt nach folgendem Verfahren hergestellt: Ein geeignetes Fasersubstrat, z. B. ein Nadelvlies aus 80% Polyesterfasern und 20% Polypropylenfasem, wird in einer Beschichtungsanlage eingespannt und mittels einer Streich-, Zieh-, Spritz-, Druck-, Gieß-, Pflatsch-oder Walzvorrichtung mit dem eingefärbten Prepolymeren in einer trockenen Atmosphäre mit einer Schichtdicke von 0,1-0,5mm aufgetragen.

Dabei dringt das Prepolymere in das Vlies ein. Unmittelbar im Anschluß daran erfolgt die Härtung innerhalb von 20-180see. bei 20-80⁰C und 50-90% relativer Feuchte.

Bei 5O⁰C und 70% relativer Feuchte ist die Härtung nach 2min abgeschlossen. Danach kann mit dem Material einer der nachfolgenden Prozesse durchgeführt werden.

— Das Verbundmateriai wird konfektioniert, da es seinen Endzustand bereits erreicht hat.

— Das Verbundmaterial wird durch Schneiden in gewünschter Stärke aufgetrennt.

— Das Verbundmaterial wird durch thermische Druckbehandlung bei Temperaturen von 180—220°C und einem Druck von 0,01-1 MPa behandelt und auf diese Weise die Oberfläche glatt verdichtet.

— Das Verbundmaterial wird durch Schleifen, Bürsten usw. aufgerauht und erhält dadurch den Charakter von Wildleder.

— Das Verbundmaterial wird mit einer kompakten oder porösen Deckschicht versehen.

Beispiel:

Ein Durchdringungsverbund von 1,2mm Stärke aus einem Nadelvlies (300g/m²), das aus 80% Polyesterfasern und 20% Polypropylenfasern besteht, und einem PUR (160g/m²), dessen Grundzusammensetzung aus 36 Teilen Toluylendiisocyanat, 170 Teilen eines Triols auf Basis Glycerol und Propylenoxid/Ethylenoxid von mittlerer Mol masse 3500,80 Teilen Polypropylenglykol mittlerer Molmasse 2000 und 10Teilen Dipropylenglykol besteht, besitzt folgendes Eigenschaftsbild:

Reißkraft längs: 90 N TGIL34266/01

Reißdehnung längs: 68% TGL34266/01

Reißkraftquer:74N TGL34 266/01

Reißdehnung quer: 74% TGL34266/01

Reißkraft + Reißdehnung wurden ermittelt mit Prüflingstyp 2 gemäß TGL 35700.

Weiterreißkraftlängsundquer:47N TGL 34 266/01

Biegesteifheit: 100N-m TGL29423

Wasserdampfdurchlässigkeit: TGL 0-53333

900mgH₂O/10cm²-d

Wasserdarnpfaufnahme: 10,2mgH₂O/cm²-d TGL15/1105

Tropentest (14 d,70⁰C, 100% rel. Feuchte): 100% GlasübergangstemperaturT_g: -58⁰C

Dauerbiegeverhalten bei +20⁰C: TGL32 935

150.000 Knickungen

Dauerbiegeverhalten bei-10⁰C TGL32935

20.000 Knickungen

Claims

1. Weicher Durchdringungsverbund, bestehend aus Faservlies und Polyurethan, wobei ein Faservlies aus synthetischen, natürlichen oder Regeneratfasern oder Gemischen derselben bestehen kann und auf unterschiedliche Weise vorbehandelt oder vorverfestigt sein kann und ein Polymeres den Querschnitt des Faservlieses ganz oder teilweise durchdrungen haben kann, mit nahezu isotroper Festigkeit und sehr guter Atmungsaktivität sowie Hydrolysebeständigkeit und Tieftemperaturverhalten, gekennzeichnet dadurch, daß die Vliesfasern teilweise mit einem feinporigen dünnen Polyurethan-Überzug versehen sind, daß ein geringer Teil der Faserverschlaufungsstellen und Faserverkreuzungsstellen punktförmig und/oder durch segeiförmige Lamellen verbunden ist und daß die Hauptmenge des Polyurethans eine eigenständige eigenschaftsbestimmende Schaumphase darstellt.

2. Durchdringungsverbund nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Polyurethan aus Toluylendiisocyanat, mindestens einem Polyetheralkohol der Funktionalität 2-3 mit einer Molmasse von 1 000-5000, mindestens einem kurzkettigen Diol der Molmasse 62-600 und aus einem tert.-aminischen Katalysator besteht, ggf. unter Zumischung weiterer Zusätze.

3. Durchdringungsverbund nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Faservlies aus Regeneratfasern, natürlichen oder künstlichen Fasern oder Gemischen von diesen besteht, die ggf. durch Verpressen, Nadeln, Verdichten, Schrumpfen und/oder Imprägnieren vorbehandelt wurden.

4. Durchdringungsverbund nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß dieser durch Schleifen, Rauhen, Bürsten, Pressen, Prägen, Walzen oder Bügeln nachbehandelt wurde.

5. Durchdringungsverbund nach Punkt 1-4, gekennzeichnet dadurch, daß das Material zu Kunstlederbekleidung verarbeitet wird.

6. Durchdringungsverbund nach Punkt 1-4, gekennzeichnet dadurch, daß das Material zu Schuhen bzw. Schuhteilen verarbeitet wird.

7. Durchdringungsverbund nach Punkt 1-4, gekennzeichnet dadurch, daß das Material zu Mappen und Taschen verarbeitet wird.

8. Durchdringungsverbund nach Punkt 1—4, gekennzeichnet dadurch, daß das Material zu Polsterbezügen und Kfz-Ausstattung verarbeitet wird.

9. Durchdringungsverbund nach Punkt 1-4, gekennzeichnet dadurch, daß das Material zu Gurten, Transportbändern und Riemenwerk für Maschinen verarbeitet wird.

10. Durchdringungsverbund nach Punkt 1-4, gekennzeichnet dadurch, daß das Material zu Griffmantelungen,Tennis-, Golf- oderTischtennisschlägerumwicklungen, Lenkradumwicklungen usw. mit hoher Griffigkeit und Atmungsaktivität verarbeitet wird.