DE102016011586A1

DE102016011586A1 - Binderverfestigtes, textiles Flächengebilde, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung

Info

Publication number: DE102016011586A1
Application number: DE102016011586.6A
Authority: DE
Inventors: Werner Groh; Agnes Frick
Original assignee: Johns Manville Europe GmbH
Current assignee: Johns Manville Europe GmbH
Priority date: 2016-09-24
Filing date: 2016-09-24
Publication date: 2018-03-29
Also published as: US20200017732A1; CN107869054B; RU2017133097A; US10472546B2; RU2017133097A3; RU2760894C2; CA2979606A1; EP3299514A1; CN107869054A; US20180086951A1; US10934460B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein neuartiges Bindersystem und dessen Verwendung zur Verfestigung von textilen Flächengebilden, sowie Produkte enthaltend derart verfestigte, textile Flächengebilde. Die erfindungsgemäßen Materialien eignen sich für die Herstellung von Trägereinlagen, gegebenenfalls in Kombination mit mindestens einem weiteren textilen Flächengebilde, für beschichtete Unterspann-, Dach- und Dichtungsbahnen, als textiler Rücken oder textile Verstärkung in Fußböden, insbesondere in Teppichböden und PVC-Fußböden, oder in Facer, Wandbeschichtung im Innen- und Außenbereich von Gebäuden, sowie in Möbeln.

Description

Die Erfindung betrifft neuartige Bindersysteme zur Verfestigung von textilen Flächengebilden, damit verfestigte textile Flächengebilde, deren Herstellung, sowie Produkte enthaltend das Bindersystem bzw. eine damit ausgerüstete textile Fläche.
Textile Flächengebilde, insbesondere solche welche als Einlage zur Herstellung von beschichteten Materialien eingesetzt werden müssen vielfältigen Anforderungen genügen. Beispiele für den Einsatz derartiger Einlagen sind unter anderem textile Rücken für Teppichböden, textile Verstärkungen in PVC-Fußböden oder Dachbahnen.
Zum Einsatz in der Herstellung von Dachbahnen müssen die eingesetzten Einlagen bzw. Trägereinlagen eine ausreichende mechanische Stabilität, wie gute Perforationsfestigkeit und gute Zugfestigkeit, aufweisen, die beispielsweise bei der Weiterverarbeitung, wie Bituminierung oder Verlegen, auftreten. Außerdem wird eine hohe Beständigkeit gegen thermische Belastung, beispielsweise beim Bituminieren oder gegen strahlende Wärme, und Widerstandsfähigkeit gegen Flugfeuer verlangt.
Zum Einsatz bei der Herstellung beschichteten Fußböden, beispielsweise PVC-Fußböden, werden zusätzliche Anforderungen an derartige Einlagen gestellt. In diesem Anwendungsgebiet müssen die Einlagen neben den mechanischen/thermischen Anforderungen auch die Bildung von gasförmigen Stoffen vermeiden, da ansonsten eine Blasenbildung bei der Herstellung, beispielsweise durch Bildung von Wasserdampf, zu beobachten ist. Derartige Blasenbildungen sind sehr problematisch und führen zu Ausbeuteverlusten bzw. minderen Qualitäten.
Zum Einsatz bei der Herstellung von Oberflächen in Innen- und Außenbereich von Gebäuden werden zusätzliche Anforderungen an derartige Einlagen gestellt. In diesem Anwendungsgebiet müssen die Einlagen neben den mechanischen/thermischen Anforderungen auch dekorative Eigenschaften aufweisen, die über einen längeren Zeitraum unverändert oder nahezu unverändert bleiben.
Neben den vorstehend genannten technischen Anforderungen sind auch die Umweltverträglichkeit bzw. neue gesetzliche Vorschriften dafür verantwortlich, dass bestehende, teilweise bereits gut funktionierende Systeme, durch neue konforme Systeme ersetzt werden müssen. Beispielhaft seien hier neue Industrienormen, wie die DIN EN 14041, oder gesetzliche Änderungen, wie REACH, zu nennen.
Die bisher eingesetzten Bindersysteme zur Verfestigung von textilen Flächen basieren auf thermoplastischen und/oder duroplastischen Bindersystemen. Beispielhaft seien hier Aminoplaste und Binder auf Basis von Acrylaten genannt.
Aus EP-A-2192153 sind Bindersysteme auf Basis von vernetzten Polycarboxylaten und Stärke bekannt. EP-A-2987827 beschreibt Bindersysteme auf Basis von Polyacrylaten, wobei diese nicht mittels niedermolekularem Vernetzers vernetzt sind, und Stärke. Weitere Bindersysteme auf Basis von Polyvinylactetat und Stärke sind aus EP-A-2607533 bekannt. Die beschriebenen Bindersysteme eigenen sich bereits sehr gut zur Herstellung und Verfestigung von textilen Flächengebilden und besitzen eine gute Heißfestigkeit. Für einige Anwendungen ist jedoch die Nassfestigkeit und Farbbeständigkeit zu verbessern. Außerdem ist eine Reduzierung der Binderkosten ein wichtiges Ziel der Binderentwicklung. Darüber hinaus gilt es die sich stetig erhöhende Nachfrage nach Bindersystemen, die überwiegend auf nachwachsenden Rohstoffen basieren, zu befriedigen.
Es besteht somit ein erheblicher Bedarf neuartige Bindersysteme zur Verfestigung von textilen Flächen, die als Einlage eingesetzt werden sollen, bereitzustellen, welche einerseits den technischen Anforderungen und den gesetzlichen Bestimmungen genügen, andererseits unter wirtschaftlichen Aspekten verfügbar sind. Darüber hinaus sollen neuartige Bindersysteme auf bestehenden Produktionsanlagen einsetzbar sein und mittels bekannter Methoden und Geräte auftragbar sein. Die neuartigen Bindersysteme sollen überwiegend auf nachwachsenden Rohstoffen basieren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es somit neuartige Bindersysteme zur Verfestigung von textilen Flächen bereitzustellen, die einerseits den technischen Anforderungen und den gesetzlichen Bestimmungen genügen, andererseits unter wirtschaftlichen Aspekten verfügbar sind und zusätzlich eine verbesserte Farbbeständigkeit über einen längeren Zeitraum aufweisen. Eine weitere Aufgabe ist es, dass die Bindersysteme mittels der bekannten und etablierten Verfahren verarbeitet werden können, so dass Investitionen gering gehalten werden können. Eine weitere Aufgabe ist es neuartige Bindersysteme bereitzustellen, die überwiegend auf nachwachsenden Rohstoffen basieren, d. h. min. 50 Gew.-%, vorzugsweise min. 70 Gew.-%, des Bindersystems (Gewichtsanteile auf die Trockenmasse des Bindersystems) sollen aus natürlich vorkommenden und nachwachsenden Rohstoffen bestehen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein textiles Flächengebilde welches mit einem Bindersystem umfassend:

a) ≤ 30 Gew.-% Polymerisate auf Basis von Polyvinylalkohol und
b) ≥ 70 Gew.-% Stärke, bevorzugt einer natürlichen Stärke oder eines Gemisches einer natürlichen Stärke mit anderen natürlichen Stärken oder bevorzugt einer natürlichen Stärke oder eines Gemisches einer oder mehrerer natürlicher Stärke mit anderen Stärken, wobei das Gemisch min. 50 Gew.-% natürliche Stärke(n) aufweist und
c) 0 bis 10 Gew.-% Vernetzer,
d) 0 bis 10 Gew.-% Füllstoffe,
e) 0 bis 10 Gew.-% Additive,

Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das erfindungsgemäß eingesetzte Bindersystem umfassend:

a) ≤ 30 Gew.-%, vorzugsweise ≤ 20 Gew.-%, insbesondere 1 bis 20 Gew.-% Polymerisate auf Basis von Polyvinylalkohol und
b) ≥ 70 Gew.-%, vorzugsweise ≥ 80 Gew.-%, insbesondere 99 bis 80 Gew.-%, Stärke, bevorzugt einer natürlichen Stärke oder eines Gemisches einer natürlichen Stärke mit anderen natürlichen Stärken oder bevorzugt einer natürlichen Stärke oder eines Gemisches einer oder mehrerer natürlicher Stärke mit anderen Stärken, wobei das Gemisch min. 50 Gew.-% natürliche Stärke(n) aufweist und
c) 0 bis 10 Gew.-% Vernetzer,
d) 0 bis 10 Gew.-% Füllstoffe,
e) 0 bis 10 Gew.-% Additive,

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Verfestigung von textilen Flächengebilden mittels Applikation eines Bindersystem umfassend:

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt der Anteil der Komponente a) (Polymerisate auf Basis von Polyvinylalkohol) ≤ 20 Gew.-%, insbesondere 1 bis 20 Gew.-%.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt der Anteil der Komponente b) (Stärke) ≥ 80 Gew.-%, insbesondere 99 bis 80 Gew.-%.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt die Summe der Komponenten a) und b) mindestens 80 Gew.-%, insbesondere min 85 Gew.-%, besonders bevorzugt min 90 Gew.-%.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt der Anteil der Komponente c) (Vernetzer) mindestens 0,1 Gew.-%.
Die Auftragsmenge des erfindungsgemäßen Bindersystems auf das textile Flächengebilde beträgt nach der Trocknung vorzugsweise zwischen 5 und 50 Gew.-% trockener Binder, insbesondere 10 und 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 10 und 25 Gew.-% Trockenbinder, bezogen auf das Gesamtgewicht des rohen textilen Flächengebildes. Für Anwendungen im Bereich von Filtrationsprodukten beträgt die Auftragsmenge nach Trocknung vorzugsweise zwischen 5 und 25 Gew.-%.
Insofern das erfindungsgemäß eingesetzte Bindersystems als wässrige Dispersion oder Lösung eingesetzt werden soll, beträgt die Viskosität vorzugsweise 50 bis 20000 mPa·s, insbesondere 100 bis 8000 mPa·s, besonders bevorzugt 900 bis 4000 mPa·s (bestimmt gemäß DIN EN ISO 2555 und 23°C).
Das erfindungsgemäß eingesetzte Bindersystem kann als echte Dispersionen, kolloiddisperse oder molekulardisperse Dispersionen, im Allgemeinen jedoch als sogenannte Teildispersionen, d. h. wässrige Systeme, die zum Teil molekulardispers und zum Teil kolloiddispers sind, vorliegen.
Das mittels des erfindungsgemäßen Bindersystems verfestigte textile Flächengebilde weist gegenüber verfestigten textilen Flächengebilden auf Basis von modifizierten Stärken einen deutlich höheren Anteil an natürlicher Stärke, d. h. unmodifizierten nachwachsenden Rohstoffen, auf, ohne dass die mechanischen Eigenschaften des verfestigten textilen Flächengebilde nachteilig beeinflusst werden. Die mittels des erfindungsgemäßen Bindersystems verfestigten textilen Flächengebilde weisen eine gute Nassfestigkeit und exzellente mechanische Festigkeit auf, sind aber wirtschaftlich günstiger zu realisieren. Gleiches gilt für die gute Wärmeformbeständigkeit, die trotz des Austausches von signifikanten Anteilen an Komponente a) durch Komponenten b), ebenfalls erhalten bleibt. Trotz des hohen Anteils an Komponente b) weist das mittels des erfindungsgemäßen Bindersystems verfestigte textile Flächengebilde nur eine geringe Sprödigkeit auf.
Das erfindungsgemäße Bindersystem ist darüber hinaus wenig hygroskopisch, so dass keine Einschränkungen beim Einsatz der verfestigten textilen Flächengebilde als Trägereinlagen bei der Herstellung von PVC-Fußböden, beispielsweise durch Blasenbildung, zu beobachten sind.
Ebenfalls überraschend ist das Alterungsverhalten der verfestigten textilen Flächengebilde, welches nahezu gleich bleibend ist.
Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass das erfindungsgemäße Bindersystem eine sehr gute Mischbarkeit ermöglicht. Die erfindungsgemäße Kombination von Polymerisaten auf Basis von Polyvinylalkohol und Stärke, insbesondere jedoch von natürlichen Stärke(n) oder Gemischen von Stärken die überwiegend, d. h. zu min. 50 Gew.-%, aus natürlichen Stärke(n) bestehen, resultiert in Bindersystemen die eine hohe Homogenität aufweisen. Insbesondere wird die in Bindergemischen häufig vorkommende Aggregation von Binderbestandteilen vermieden. Diese hohe Homogenität bewirkt eine gute Verteilung des Bindersystems auf und in dem textilen Flächengebilde bei der Applikation des Bindersystems, was wiederum zu sehr homogenen Eigenschaften des verfestigten textilen Flächengebildes führt.
Gegenüber einem textilen Flächengebilde, welches ausschließlich Stärke als Binder-Komponente aufweist, ist das erfindungsgemäß verfestigte textile Flächengebilde hinsichtlich seines hygroskopischen Verhaltens, der Festigkeit, insbesondere Nass- und Heißfestigkeit, der Sprödigkeit, dem Alterungsverhalten und der Flexibilität verbessert oder aber zumindest gleichwertig
Durch den überwiegenden Einsatz von Stärke, insbesondere von natürlicher Stärke, werden erhebliche Kosteneinspareffekte realisiert. Zusätzlich wird ein vollständig formaldehydfreies Bindersystem erhalten, welches überraschenderweise keine Verschlechterung der Produkteigenschaften verursacht, insbesondere hinsichtlich mechanischer Eigenschaften des textilen Flächengebildes, wie z. B. Festigkeiten.
Für den Fachmann war es hierbei überraschend, dass das erfindungsgemäße Bindersystem in ausreichend hoher Feststoffkonzentration auf das textile Flächengebilde appliziert werden kann. Bislang war dem Fachmann bekannt, dass Bindersysteme, die natürliche, d. h. native, Stärke umfassen bei einmaligem Auftrag nicht den erforderlichen Bindergehalt von ≥ 15 Gew.-% [Bindergehalt nach der Trocknung bezogen auf das Gesamtgewicht des rohen textilen Flächengebildes] erreichen. Demzufolge weisen die erfindungsgemäße Bindersystem vorzugsweise eine Feststoffkonzentration von min. 5 Gew.-%, wobei sich die Angaben zu den Gewichtsanteilen auf die die Trockenmasse des Bindersystems beziehen, d. h. ohne Wasser und die Summe der Bestandteile a) bis e) 100 Gew.-% ergibt.
BINDERKOMPONENTE A) (POLYMERISAT)
Bei den als Komponente a) erfindungsgemäß eingesetzten Polymerisaten auf Basis von Polyvinylalkohol handelt es sich um handelsübliche Polyvinylalkohole, die einen Verseifungsgrad von 80–99% aufweisen. Vollständig verseifte Polyvinylalkohole sind ebenfalls verwendbar.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Polymerisate auf Basis von Polyvinylalkohol können noch bis zu 5 Mol-% an anderen Co-Monomer-Einheiten aufweisen, beispielsweise Monomere-Einheiten auf Basis von Ethylen, so das neben den Polyvinylalkohol-Homopolymeren auch Co- oder Terpolymere umfasst werden. Vorzugsweise handelt es sich bei den erfindungsgemäß eingesetzten Polymerisaten auf Basis von Polyvinylalkohol um Homopolymere.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Polymerisate auf Basis von Polyvinylalkohol sind beispielsweise von Kuraray unter der Bezeichnung POVAL^® oder Mowiol^® im Markt erhältlich.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Polymerisate auf Basis von Polyvinylalkohol können als wässrige Dispersion bzw. Lösung oder aber auch in Pulverform mit der natürlichen Stärke gemischt werden. Die Komponenten können zuvor einzeln oder auch gemeinsam in Wasser gemischt und auf eine Temperatur unterhalb des Siedepunktes von Wasser, z. B. 70–95°C, erhitzt werden und hinsichtlich der Viskosität eingestellt werden. Anschließend wird das Bindersystem auf die Applikationstemperatur eingestellt, d. h. gegebenenfalls erwärmt oder abgekühlt.
Insofern Komponente a) des erfindungsgemäßen Bindersystems als wässrige Polymerdispersion eingesetzt werden soll, können zur Stabilisierung üblicherweise und bekannte Emulgatoren bzw. Schutzkolloide zugesetzt werden. Diese sind dem Fachmann bekannt (vgl. Houben-Weyl, Methoden der org. Chemie, Bd. XIV/1, 1961, Stuttgart). Als Beispiele für Emulgatoren sind Polyglycolether, Fettalkohol-Polyglycolether, Phosphorsäureester und deren Salze, sulfonierte Paraffinkohlenwasserstoffe, höhere Alkylsulfate (wie z. B. Laurylsulfat), Alkalimetallsalze von Fettsäuren, wie Natriumstearat oder Natriumoleat, Schwefelsäurehalbester ethoxylierter Fettsäurealkohole, Salze von Estern- und Halbestern von Alkylpolyoxyethylensulfosuccinaten, Salze von sulfonierten Alkylaromaten, wie z. B. Natriumdodecylbenzolsulfonat, Ethoxylierte C4-C12-Alkylphenole und deren Sulfonierungsprodukte sowie Ester der Sulfobernsteinsäure. Beispiele für Schutzkolloide sind Alkylhydroxyalkylcellulosen, teilweise oder vollständig hydrolysierte Polyvinylalkohole und -copolymere derselben, Acrylsäure, Homo- und Copolymere und teilweise neutralisierte Salze derselben, Acrylamid-Copolymere, Polyacrylat-Copolymere und Salze derselben, Carboxyalkylcellulose, wie z. B. Carboxymethylcellulose und deren Salze.
Darüber hinaus kann Komponente a) als echte Dispersionen, kolloiddisperse oder molekulardisperse Dispersionen, im Allgemeinen jedoch als sogenannte Teildispersionen, d. h. um wässrige Systeme, die zum Teil molekulardispers und zum Teil kolloiddispers sind, vorliegen.
Insofern die Komponente a) des erfindungsgemäßen Bindersystems als wässrige Polymerdispersion oder Polymerlösung eingesetzt werden soll, beträgt der Feststoffgehalt vorzugsweise zwischen 5–30 Gew.-%, insbesondere zwischen 5 und 20 Gew.-%, insbesondere bevorzugt 7 bis 15 Gew.-% (bestimmt gemäß DIN EN ISO 3251).
Insofern die Komponente a) des erfindungsgemäßen Bindersystems als wässrige Polymerdispersion eingesetzt werden soll, beträgt die Viskosität vorzugsweise 50 bis 20000 mPa·s, insbesondere 100 bis 8000 mPa·s, besonders bevorzugt 900 bis 4000 mPa·s (bestimmt gemäß DIN EN ISO 2555 und 23°C).
Insofern die Komponente a) des erfindungsgemäßen Bindersystems als wässrige Polymerdispersion eingesetzt werden soll, beträgt der pH-Wert (gemessen als 10 Gew.-%-ige Lösung in Wasser) zwischen 4 und 8, bevorzugt zwischen 4,5 und 7,0 (bestimmt gemäß DIN ISO 976).
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das erfindungsgemäße Bindersystem im Wesentlichen keine zusätzlichen Polyacrylat-Dispersion auf Basis von Acrylsäure- und/oder modifizierter Acrylsäure-, insbesondere Methacrylsäure-, Monomeren, sowie Maleinsäure/Maleinsäureanhydrid und/oder Styrol-Maleinsäureanhydrid (SMA). In diesem Zusammenhang bedeutet „wesentlich” das bis zu 10 Gew.-% des Polyvinylalkohols durch Polyacrylate ersetzt werden, wobei die Gesamtmenge an Komponenten a) unverändert bleibt. Besonders bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Bindersystem im Wesentlichen keine zusätzlichen Polyacrylat-Dispersion.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das erfindungsgemäße Bindersystem im Wesentlichen keine zusätzlichen Polyvinylacetat-Dispersionen In diesem Zusammenhang bedeutet „wesentlich” das bis zu 10 Gew.-% des Polyvinylalkohols durch Polyvinylacetat ersetzt werden, wobei die Gesamtmenge an Komponenten a) unverändert bleibt. Besonders bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Bindersystem im Wesentlichen keine zusätzlichen Polyvinylacetat-Dispersion.
BINDERKOMPONENTE B) (STÄRKE)
Die erfindungsgemäß eingesetzten Stärken unterliegen keiner Einschränkung, müssen jedoch mit der Komponente a), und ggf. Komponente c), d) und e) kompatibel sein.
Geeignete erfindungsgemäße Stärken sind natürliche, – so genannte – native, Stärken, sowie modifizierte Stärken. Allgemein vorteilhaft sind Stärken, die eine ausreichende Kaltlöslichkeit und/oder Heißlöslichkeit besitzen.
Die erfindungsgemäß eingesetzte Stärke ist vorzugsweise (a) eine natürliche Stärke oder ein Gemisches einer natürlichen Stärke mit anderen natürlichen Stärken oder (b) eine natürliche Stärke oder ein Gemisch von einer oder mehrerer natürlicher Stärke mit anderen Stärken, wobei das Gemisch min. 50 Gew.-% natürlichen Stärke(n) aufweist.
Eine Gruppe von natürlichen Stärken, die im Rahmen der Erfindung zum Einsatz gelangen können, umfasst die aus pflanzlichen Rohstoffen gewonnenen Stärken. Hierzu zählen unter anderem Stärken aus Knollen, wie Kartoffeln, Maniok, Maranta, Batata, aus Samen, wie Weizen, Mais, Roggen, Reis, Gerste, Hirse, Hafer, Sorghum, aus Früchten, wie Kastanien, Eicheln, Bohnen, Erbsen, u. a. Hülsenfrüchten, Bananen, sowie aus Pflanzenmark, z. B. der Sagopalme.
Die im Rahmen der Erfindung verwendbaren Stärken bestehen im Wesentlichen aus Amylose und Amylopektin, in wechselnden Mengenverhältnissen.
Die Molekulargewichte der erfindungsgemäß nützlichen Stärken können über einen weiten Bereich variieren. Die im Wesentlichen aus einem Gemisch von Amylose und Amylopektin bestehenden Stärken, haben vorzugsweise Molekulargewichte M_w im Bereich zwischen 5 × 10² und 7 × 10¹⁰, besonders bevorzugt zwischen 5 × 10⁴ und 1 × 10⁸.
Die erfindungsgemäß eingesetzten natürlichen Stärken bestehen überwiegend aus natürlichen Stärken bzw. Gemischen von natürlichen Stärken.
Als „andere” Stärken im Sinne der vorliegenden Erfindung werden nicht-natürliche Stärken verstanden, d. h. modifizierte Stärken, wie kationische oder anionische Stärken, oder Stärkederivate (sog. Chemisch modifizierte Stärken).
Neben Stärken nativen pflanzlichen Ursprungs sind auch modifizierte Stärken, die chemisch modifiziert sind, fermentativ gewonnen werden, rekombinanten Ursprungs sind oder durch Biotransformation (Biokatalyse) hergestellt wurden, möglich.
Synonym für den Begriff ”Biotransformation” verwendet man auch den Begriff ”Biokatalyse”.
Unter ”chemisch modifizierten Stärken” versteht man solche Stärken, bei denen auf chemischem Wege die Eigenschaften im Vergleich zu den natürlichen Eigenschaften verändert wurden. Dies wird im Wesentlichen durch polymeranaloge Umsetzungen erreicht, bei denen Stärke mit mono-, bi- oder polyfunktionellen Reagenzien bzw. Oxidationsmitteln behandelt wird. Dabei werden vorzugsweise die Hydroxylgruppen der Stärke durch Veretherung, Veresterung oder selektive Oxidation umgewandelt oder die Modifizierung beruht auf einer radikalisch initiierten Propfcopolymerisation von copolymerisierbaren ungesättigten Monomeren auf das Stärkerückgrat.
Zu besonderen chemisch modifizierten Stärken gehören unter anderem Stärkeester, wie Xanthogenate, Acetate, Phosphate, Sulfate, Nitrate, Stärkeether, wie z. B. nichtionische, anionische oder kationische Stärkeether, oxidierte Stärken, wie etwa Dialdehydstärke, Carboxystärke, Persulfat-abgebaute Stärken und ähnliche Substanzen.
”Fermentative Stärken” sind im Sprachgebrauch der Erfindung Stärken, die durch fermentative Prozesse unter Verwendung in der Natur vorkommender Organismen, wie Pilzen, Algen oder Bakterien gewonnen werden oder unter Einschaltung und Mithilfe von fermentativen Prozessen gewonnen werden können. Beispiele für Stärken aus fermentativen Prozessen umfassen neben anderen Gum Arabicum und verwandte Polysaccharide (Gellan Gum, Gum Ghatti, Gum Karaya, Gum Tragacauth), Xanthan, Emulsan, Rhamsan, Wellan, Schizophyllan, Polygalacturonate, Laminarin, Amylose, Amylopektin und Pektine.
Mit ”Stärken rekombinanten Ursprungs” oder ”rekombinante Stärken” meint die Erfindung im einzelnen Stärken, die durch fermentative Prozesse unter Verwendung in der Natur nicht vorkommender Organismen, aber unter Zuhilfenahme von gentechnischen Methoden modifizierten natürlichen Organismen, wie Pilzen, Algen oder Bakterien gewonnen werden oder unter Einschaltung und Mithilfe von fermentativen Prozessen gewonnen werden können. Beispiele für Stärken aus fermentativen, gen-technisch modifizierten Prozessen sind neben anderen Amylose, Amylopektin und Polyglucane.
”Durch Biotransformation hergestellte Stärken” bedeutet im Rahmen der Erfindung, dass Stärken, Amylose, Amylopektin oder Polyglucane durch katalytische Reaktion von monomeren Grundbausteinen, im allgemeinen oligomeren Sacchariden, insbesondere Mono- und Disacchariden, hergestellt werden, indem ein Biokatalysator (auch: Enzym) unter speziellen Bedingungen verwendet wird. Beispiele für Stärken aus biokatalytischen Prozessen sind neben anderen Polyglucan und modifizierte Polyglucane, Polyfructan und modifizierte Polyfructane.
Des Weiteren werden auch Derivate der einzelnen genannten Stärken von der Erfindung umfasst. Dabei bedeuten die Begriffe ”Derivate von Stärken” oder ”Stärkederivate” ganz allgemein modifizierte Stärken, d. h. solche Stärken, bei denen zur Veränderung ihrer Eigenschaften das natürliche Amylose/Amylopektin-Verhältnis verändert wurde, eine Vorverkleisterung durchgeführt wurde, die einem partiellen hydrolytischen Abbau unterzogen wurden oder die chemisch derivatisiert wurden.
Zu besonderen Derivaten von Stärken gehören, unter anderem, oxidierte Stärken, z. B. Dialdehydstärke oder sonstige Oxidationsprodukte mit Carboxylfunktionen, oder native ionische Stärken (z. B. mit Phosphatgruppen) oder ionisch weiter modifizierte Stärken, wobei sowohl anionische als auch kationische Modifizierungen gemeint sind.
Zu den destrukturierten Stärken, die im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden können, gehören solche, die z. B. mittels Glyzerin so homogenisiert worden sind, dass in der Röntgendiffraktion keine kristallinen Reflexe mehr auftreten und im Polarisationsmikroskop Stärkekörner oder doppelbrechende Regionen bei tausendfacher Vergrößerung nicht mehr sichtbar sind. In diesem Zusammenhang wird auf die DE-A1-3931363 verwiesen, auf deren Offenbarung zu den destrukturierten Stärken auch Bestandteil dieser Beschreibung ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäß eingesetzten natürlichen Stärken sowie das gesamte Bindersystem keine modifizierten Stärken, z. B. Stärken, die chemisch modifiziert sind, fermentativ gewonnen werden, rekombinanten Ursprungs sind oder durch Biotransformation (Biokatalyse) hergestellt wurden.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Stärken sind im Markt z. B. von Avebe, Cargill, National Starch, Penford Products Co Purac oder Südstärke erhältlich.
Besonders vorteilhaft sind Stärken, die eine ausreichende Kaltlöslichkeit und/oder eine ausreichende Heißlöslichkeit aufweisen. Eine ausreichende Löslichkeit ist dann gegeben, wenn die Viskosität des erfindungsgemäßen Bindersystems eine entsprechende Verarbeitbarkeit zulässt.
BINDERKOMPONENTE C) (VERNETZER)
Das erfindungsgemäß eingesetzte Bindersystem kann noch bis zu 10 Gew.-% Vernetzer enthalten.
Bei den als Komponente c) erfindungsgemäß eingesetzten Vernetzern handelt es sich um synthetische Harze auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF), Melamin-Formaldehyd (MF) oder Mischungen (MUF).
Darüber hinaus sind auch folgende Substanzen als Komponente c) geeignet:
Polyisocyanatverbindungen, beispielsweise Tolylendiisocyanat, hydriertes Tolylendiisocyanat, Addukte von Trimethylolpropan und Tolylendiisocyanat, Triphenylmethantriisocyanat, Methylenbis(4-phenylmethan)triisocyanat, Isophorondiisocyanat, ihre Reaktionsprodukte mit Ketoxim oder Phenol;
Polyaldehyde, beispielsweise Glyoxal, Succindialdehyd, Malonaldehyd, Maleinsäuredialdehyd, Phthalsäuredialdehyd, Glutarsäurealdehyd, Adipaldehyd;
Polyepoxyverbindungen, beispielsweise Ethylenglycoldiglycidylether, Polyethylenglycoldiglycidylether, Glycerindiglycidylether, Glycerintriglycidylether, 1,6-Hexandioldiglycidylether, Trimethylolpropantriglycidylether, Diglycidylanilin, Diglycidylamin;
Polyaminverbindungen, beispielsweise Harnstoff, Melamin, Methylolharnstoff, Methylolmelamin, Hexamethylendiamin, Triethanolamin;
Verbindungen, die ein Radikal bilden können, beispielsweise Wasserstoffperoxid, Kaliumperoxodisulfat, Ammoniumpersulfat, Benzoylperoxid, Bernsteinsäureperoxid, t-Butylperoxymaleat, Benzoinalkyläther, z. B. t-Butylhydroperoxidbenzoinmethylether, Benzoinethylether und Benzoinisopropylether, organische Schwefelverbindungen, wie Dibutylsulfid, Benzylsulfid und Decylphenylsulfid, ein Diazoniumsalz und ein Triazoniumsalz, ihre Doppelsalze mit Zinkchlorid oder sein Kondensationsprodukt, Azobisisobutyronitril, 2,2'-Azobis(2-amidinopropan)dihydrochlorid, Farbstoffe, wie z. B. Methylenblau oder eine Kombination des p-Toluolsulfonations damit, ein Pyryliumsalz, ein Thiapyryliumsalz, Ammoniumdichromat, Acetophenon, Benzophenon, Benzil, Phenanthren, Thioxanthon, Dichloropropylphenylketon, Anthrachinon, 2-Chloroanthrachinon, 2-Bromo anthrachinon, Natriumanthrachinon-β-sulfonat, 1,5-Dinitro anthrachinon, 1,2-Benzanthrachinon, Phenanthrenchinon, 5-Benzoylacetonaphthen, 5-Nitroacetonaphthen, 1,4-Naphthochi non, 1,8-Phthaloylnaphthalin, 2-Nitrofluoren, p-Nitroanilin, Picramid; Oxidationsmittel, beispielsweise Kaliumdichromat, Ammoniumdichromat, Calciumperchlorat;
polymerisierbare Monomere, beispielsweise 2-Hydroxyethylacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat, 2-Hydroxy propylmethacrylat, N-Vinylpyrrolidon, 2-Hydroxyethylacryloyl phosphat, Acrylamid, Methacrylamid, N-Methylolacrylamid, N-Methylolmethacrylamid, N-Methoxymethylacrylamid, N-Ethoxy methylacrylamid, Ethylenglycolmonoacrylat, Dipropylengly colmonoacrylat, N,N-Dimethylaminoethylacrylat, Styrol, Vinyltoluol, Monochlorstyrol, Diallylphthalat, Vinylacetat, Glycidylmethacrylat;
Salze von polyvalenten Metallen, beispielsweise ein Chlorid, Bromid, Nitrat, Sulfat oder Acetat eines polyvalenten Metalls, wie Aluminium, Eisen, Kupfer, Zink, Zinn, Titan, Nickel, Antimon, Magnesium, Vanadin, Chrom oder Zirkonium, insbesondere Kupfer(II)chlorid, Aluminiumchlorid, Eisen(III)chlorid, Zinn(IV)chlorid, Zinkchlorid, Nickel(II)chlorid, Magnesiumchlorid, Aluminiumsulfat, Kupfer(II)acetat, Chromacetat und dgl. Die erfindungsgemäß verwendbaren Vernetzungsmittel sind jedoch nicht auf die vorstehend genannten Beispiele beschränkt.
Geeignete Vernetzer sind beispielsweise Polycup 9200 Polyamid Epichlorhydrin, Encor 3875 (Polyacrylsäure mit Katalysator Natriumhypophosphit) und Ammoniumzirkoniumcarbonat
Besonders geeignet sind Alkalimetall-Hypophosphite- und Alkalimetall-Phosphite-Katalysatoren.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Katalysator um ein Alkali-/Erdalkali-Phosphinat, besonders bevorzugt ist Na- Phosphinat als Katalysator.
Die Anwesenheit des Katalysator bewirkt eine Reaktionsbeschleunigung der Vernetzung zwischen OH Gruppe der anwesenden Stärke und der anwesende Carbonsäure aus dem Polymerisat und zusätzlich eine deutlich reduzierte Vergilbung bei gleicher thermischer Belastung während der Aushärtung des Bindersystems.
Durch die Verwendung eines Vernetzers kann erforderlichenfalls die Thermodimensionsstabilität des textilen Flächengebildes verbessert werden.
BINDERKOMPONENTE D) (FÜLLSTOFFE)
Das erfindungsgemäß eingesetzte Bindersystem kann noch bis zu 10 Gew.-% Füllstoffe enthalten. Geeignete Füllstoffe sind anorganische Füllstoffe natürlichen und/oder synthetischen Ursprungs.
Bei den anorganischen Füllstoffen handelt es sich beispielsweise um mineralische Füllstoffe, vorzugweise um Lehm, Ton, kalzinierter Lehm, kalzinierter Ton, Kalk, Kreide, natürliche und/oder synthetische Carbonate, natürliche und/oder synthetische Oxide, Carbide, natürliche und/oder synthetische Hydroxide, Sulfate und Phosphate, auf Basis von natürlichen und/oder synthetischen Silikaten, Kieselsäuren, Silizium und/oder Quarz, Flussspat oder Talkum. Optional sind die Füllstoffe silanisiert oder zusätzlich hydrophobiert.
BINDERKOMPONENTE E) (ADDITIVE)
Das erfindungsgemäß eingesetzte Bindersystem kann noch bis zu 10 Gew.-% Additive enthalten. Hierbei handelt es sich um handelsübliche Zusätze wie Konservierungsmittel, Stabilisatoren, Anti-Oxidantien, Entschäumer, Hydrophobierungsmittel, UV-Stabilisatoren, Weichmacher, Haftvermittler, Netzmittel, Schaumhilfsmittel und/oder Pigmente. Diese sind zum Teil in den Handelsprodukten enthalten und dienen der Lager- und Transport-Stabilisierung oder können auch nachträglich zugesetzt werden um die kundenseitigen Spezifikationen zu erfüllen.
Der Haftvermittler begünstigt die Haftung des Binders an der Oberfläche der Fasern des textilen Flächengebildes. Ja nach Art der Faser werden verschiedene Haftvermittler eingesetzt. Insofern das textile Flächengebilde Glasfasern aufweist sind insbesondere Silane, insbesondere Organo-funktionalisierte Silane geeignet.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Haftvermittler um Silan A187. Solche Haftvermittler werden u. a. von der Firma Momentive unter der Bezeichnung Silquest A-187 vertrieben.
TEXTILES FLÄCHENGEBILDE
Der Begriff ”textiles Flächengebilde” ist im Rahmen dieser Beschreibung in seiner breitesten Bedeutung zu verstehen. Dabei kann es sich um alle Gebilde aus Fasern handeln die nach einer flächenbildenden Technik hergestellt worden sind. Bei den faserbildenden Materialien handelt es sich um Naturfasern, Mineralfasern, Glasfasern, Fasern aus synthetischen Produkten und/oder Fasern aus synthetisierten Polymeren. Als textiles Flächengebilde im Sinne der vorliegenden Erfindung werden insbesondere Gewebe, Gelege, Gestricke, Gewirke, Vliese, besonders bevorzugt Vliese, verstanden.
Bei den textilen Flächengebilden auf Basis von Mineralfasern und/oder Glasfasern handelt es sich insbesondere um Vliese auf Basis von Mineralfasern und/oder Glasfasern. Die vorstehend genannten Vliese auf Basis von Mineralfasern und/oder Glasfasern können auch mit weiteren textilen Flächengebilden, insbesondere Vliesen, kombiniert werden.
Die eingesetzten Glasfaser-Vliese bzw. Mineralfaser-Vliese können mittels aller bekannten Methoden hergestellt werden. Insbesondere sind Glasfaser-Vliese geeignet, die mit Hilfe des Nasslegeverfahrens, des Trockenlegeverfahrens oder der Air-Laid Technik hergestellt werden. Im Rahmen des Herstellprozesses, insbesondere beim Nasslegeverfahren, können diese Vliese prozessbedingt auch geringe Anteile chemischer Hilfsstoffe enthalten, z. B. Verdickungsmittel, Entschäumer, etc. Diese Stoffe stammen aus dem Kreislaufwasser bei der Vliesherstellung.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Mineralfaser-Vliese können durch das erfindungsgemäße Bindersystem und zusätzlich durch mechanische Maßnahmen, z. B. Vernadelung, oder hydrodynamische Vernadelung, verfestigt sein. Besonders bevorzugt handelt es sich um Krempelvliese aus Filamenten, d. h. unendlich langen Fasern, oder aus Stapelfasern. Der durchschnittliche Durchmesser der Mineralfasern beträgt zwischen 8 und 16 μm, vorzugsweise zwischen 10 und 12 μm.
Geeignete Mineralfasern umfassen Alumosilikat-, Keramik-, Dolomitfasern oder Fasern von Vulkaniten wie z. B. Basalt-, Diabas-, Melaphyr. Diabase und Melaphyre. Diese werden zusammengefasst als Paläobasalte bezeichnet, wobei Diabas auch gerne als Grünstein bezeichnet wird.
Das Flächengewicht der erfindungsgemäß eingesetzten Mineralfaservliese beträgt zwischen 20 und 350 g/m², vorzugsweise zwischen 25 und 90 g/m². Die vorstehenden Angaben sind auch für die nachfolgend beschriebenen Glasvliese gültig.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Glasfaser-Vliese können durch Binder oder aber durch mechanische Maßnahmen, z. B. Vernadelung, oder hydrodynamische Vernadelung, verfestigt sein. Bei den Glasfasern kann es sich um Filamente oder endliche bzw. geschnittene Glasfasern handeln, wobei im letztgenannten Falle die Länge der Fasern zwischen 1 und 40 mm, vorzugsweise 4 bis 20 mm, beträgt. Der durchschnittliche Durchmesser der Glasfasern beträgt zwischen 6 und 20 μm, vorzugsweise zwischen 8 und 15 μm.
Geeignete Glasfasern umfassen Glastypen wie E-Glas, S-Glas, R-Glas oder C-Glas, aus wirtschaftlichen Gründen wird E-Glas oder C-Glas bevorzugt.
Innerhalb der textilen Flächengebilde auf Basis von synthetischen Polymeren sind Vliese aus Fasern aus synthetischen Polymeren, insbesondere Spinnvliese, sogenannte Spunbonds, die durch eine Wirrablage frisch schmelzgesponnener Filamente erzeugt werden, bevorzugt. Sie bestehen aus Endlos-Synthesefasern aus schmelzspinnbaren Polymermaterialien. Geeignete Polymermaterialien sind beispielsweise Polyamide, wie z. B. Polyhexamethylen-diadipamid, Polycaprolactam, aromatische oder teilaromatische Polyamide (”Aramide”), aliphatische Polyamide, wie z. B. Nylon, teilaromatische oder vollaromatische Polyester, Polyphenylensulfid (PPS), Polymere mit Ether- und Keto-gruppen, wie z. B. Polyetherketone (PEK) und Poly-etheretherketon (PEEK), Polyolefine, wie z. B. Polyethylen oder Polypropylen, oder Polybenzimidazole.
Bevorzugt bestehen die Spinnvliese aus schmelzspinnbaren Polyestern. Als Polyestermaterial kommen im Prinzip alle zur Faserherstellung geeigneten bekannten Typen in Betracht. Derartige Polyester bestehen überwiegend aus Bausteinen, die sich von aromatischen Dicarbonsäuren und von aliphatischen Diolen ableiten. Gängige aromatische Dicarbonsäurebausteine sind die zweiwertigen Reste von Benzoldicarbonsäuren, insbesondere der Terephthalsäure und der Isophthalsäure; gängige Diole haben 2 bis 4 C-Atome, wobei das Ethylenglycol besonders geeignet ist. Besonders vorteilhaft sind Spinnvliese, die zu mindestens 85 mol% aus Polyethylenterephthalat bestehen. Die restlichen 15 mol% bauen sich dann aus Dicarbonsäureeinheiten und Glycoleinheiten auf, die als sogenannte Modifizierungsmittel wirken und die es dem Fachmann gestatten, die physikalischen und chemischen Eigenschaften der hergestellten Filamente gezielt zu beeinflussen. Beispiele für solche Dicarbonsäureeinheiten sind Reste der Isophthalsäure oder von aliphatischen Dicarbonsäure wie z. B. Glutarsäure, Adipinsäure, Sebazinsäure; Beispiele für modifizierend wirkende Diolreste sind solche von längerkettigen Diolen, z. B. von Propandiol oder Butandiol, von Di- oder Triethylenglycol oder, sofern in geringer Menge vorhanden, von Polyglycol mit einem Molgewicht von ca. 500 bis 2000. Besonders bevorzugt sind Polyester, die mindestens 95 mol% Polyethylenterephthalat (PET) enthalten, insbesondere solche aus unmodifiziertem PET.
Die Einzeltiter der Polyesterfilamente im Spinnvlies betragen zwischen 1 und 16 dtex, vorzugsweise 2 bis 8 dtex.
Das Flächengewicht der erfindungsgemäß eingesetzten Flächengebilde aus Fasern aus synthetischen Produkten, insbesondere aus synthetischen Polymeren beträgt zwischen 20 und 500 g/m², vorzugsweise zwischen 40 und 250 g/m². Die vorstehenden Angaben gelten auch für Spinnvliese, insbesondere für Spinnvliese auf Basis von schmelzspinnbaren synthetischen Polymeren, wobei Polyester besonders bevorzugt ist.
Neben den vorstehend genannten Spinnvliesen sind auch sogenannte Stapelfaservliese auf Basis der gleichen – vorstehend genannten – synthetischen Polymeren möglich. Die Einzeltiter der Stapelfasern im Stapelfaservlies betragen üblicherweise zwischen 1 und 16 dtex, vorzugsweise 2 bis 8 dtex. Die Stapelfasern weisen üblicherweise eine Faserlänge von 20–100 mm auf. Die Flächengewichte der Stapelfaservliese betragen zwischen 20 und 500 g/m², vorzugsweise zwischen 40 und 250 g/m².
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die textile Flächengebilde, insbesondere bei Verwendung als Trägereinlagen für Dachbahnen, mindestens eine Verstärkung auf. Diese ist vorzugsweise derart gestaltet, dass die Verstärkung eine Kraft aufnimmt, so dass sich im Kraft-Dehnungs-Diagramm (bei 20°C) die Bezugskraft der Trägereinlage mit Verstärkung verglichen mit der Trägereinlage ohne Verstärkung im Bereich zwischen 0 und 1% Dehnung an mindestens einer Stelle um mindestens 10% unterscheidet.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Verstärkung auch so eingebaut werden, dass eine Kraftaufnahme durch die Verstärkung erst bei höheren Dehnungen erfolgt.
Bevorzugte Verstärkungen bestehen aus wirtschaftlichen Gründen aus Glas-Multifilamenten in Form von – im Wesentlichen – parallelen Fadenscharen oder Gelegen. Meist erfolgt nur eine Verstärkung in Längsrichtung der Vliesstoffe durch – im Wesentlichen – parallel laufende Fadenscharen.
Die Verstärkungsfäden können als solche oder auch in Form eines eigenen textilen Flächengebildes, beispielsweise als Gewebe, Gelege, Gestrick, Gewirke oder als Vlies eingesetzt werden. Bevorzugt werden Verstärkungen mit zueinander parallel laufenden Verstärkungsgarnen, also Kettfadenscharen, sowie Gelege oder Gewebe.
Die Messung der Bezugskraft erfolgt nach EN 29073, Teil 3, an 5 cm breiten Proben bei 200 mm Einspannlänge. Der Zahlenwert der Vorspannkraft, angegeben in Centinewton entspricht dabei dem Zahlenwert der Flächenmasse der Probe, angegeben in Gramm pro Quadratmeter.
Die Verstärkung kann durch Einbau der Verstärkungen im textilen Flächengebilde, an mindestens einer Seite des textilen Flächengebildes oder aber an einer beliebigen Stelle der Trägereinlage erfolgen, insbesondere in weiteren textilen Flächengebilden, die vom ersten textilen Flächengebilde verschieden sind oder als eigenständiges textiles Flächengebilde.
Für den Einsatz als Trägereinlage kann das erfindungsgemäße, verfestigte textile Flächengebilde kann neben dem bereits beschriebenen erfindungsgemäßen textilen Flächengebilde noch weitere textile Flächengebilde aufweisen. Bevorzugt sind diese weiteren textilen Flächengebilde von dem erstgenannten textilen Flächengebilde verschieden, d. h. bestehen aus einem anderen Material.
Insofern das textile Flächengebilde aus synthetischen Polymeren aufgebaut wird, kann es zur Optimierung der anwendungstechnischen Eigenschaften notwendig werden, weitere textile Flächengebilde in der erfindungsgemäßen Trägereinlage einzubauen.
Die erfindungsgemäß eingesetzten textilen Flächengebilde aus synthetischen Polymeren sind technische Produkte und weisen daher eine entsprechende Bezugskraft (gemäß EN 29073, Teil 3, an 5 cm breiten Proben bei 200 mm Einspannlänge) auf. Der Zahlenwert der Vorspannkraft, angegeben in Centinewton entspricht dabei dem Zahlenwert der Flächenmasse der Probe, angegeben in Gramm pro Quadratmeter. Aufgrund des technischen Charakters beträgt die Bezugskraft ≥ 10 N/5cm für Flächengewichte von 20 g/m² und ≥ 600 N/5cm für Flächengewichte von 250 g/m². Demzufolge beträgt die spezifische Bezugskraft M (N/5cm/Flächengewicht in g/m²) vorzugsweise zwischen 0,1 und 1,0 N m²/gcm, insbesondere zwischen 0,2 und 0,8 Nm²/gcm.
Wie bereits ausgeführt, weist das mittels des erfindungsgemäßen Bindersystems verfestigte textile Flächengebilde gegenüber verfestigten textilen Flächengebilden auf Basis von modifizierten Stärken einen deutlich höheren Anteil an natürlicher Stärke, d. h. unmodifizierten nachwachsenden Rohstoffen, auf, ohne dass die mechanischen Eigenschaften des verfestigten textilen Flächengebilde nachteilig beeinflusst werden. Die mittels des erfindungsgemäßen Bindersystems verfestigten textilen Flächengebilde weisen eine gute Nassfestigkeit und exzellente mechanische Festigkeit auf, sind aber wirtschaftlich günstiger zu realisieren. Gleiches gilt für die gute Wärmeformbeständigkeit, die trotz des Austausches von signifikanten Anteilen an Komponente a) durch Komponenten b), ebenfalls erhalten bleibt. Trotz des hohen Anteils an Komponente b) weist das mittels des erfindungsgemäßen Bindersystems verfestigte textile Flächengebilde nur eine geringe Sprödigkeit auf.
Das erfindungsgemäße Bindersystem ist darüber hinaus wenig hygroskopisch, so dass keine Einschränkungen beim Einsatz der verfestigten textilen Flächengebilde als Trägereinlagen bei der Herstellung von PVC-Fußböden, beispielsweise durch Blasenbildung, zu beobachten sind.
Ebenfalls überraschend ist das Alterungsverhalten der verfestigten textilen Flächengebilde, welches nahezu gleich bleibend ist.
Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass das erfindungsgemäße Bindersystem eine sehr gute Mischbarkeit ermöglicht. Die erfindungsgemäße Kombination von Polymerisate auf Basis von Polyvinylalkohol und Stärke, insbesondere jedoch von natürlichen Stärke(n) oder Gemischen von Stärken die überwiegend, d. h. zu min. 50 Gew.-%, aus natürlichen Stärke(n) bestehen, resultiert in Bindersystemen die eine hohe Homogenität aufweisen. Diese hohe Homogenität bewirkt eine gute Verteilung des Bindersystems auf und in dem textilen Flächengebilde bei der Applikation des Bindersystems, was wiederum zu sehr homogenen Eigenschaften des verfestigten textilen Flächengebildes führt.
Gegenüber einem textilen Flächengebilde, welches ausschließlich Stärke als Binder-Komponente aufweist, ist das erfindungsgemäß verfestigte textile Flächengebilde hinsichtlich seines hygroskopischen Verhaltens, der Festigkeit, insbesondere Nass- und Heißfestigkeit, der Sprödigkeit, dem Alterungsverhalten und der Flexibilität verbessert oder aber zumindest gleichwertig
Durch den überwiegenden Einsatz von Stärke, insbesondere von natürlicher Stärke, werden erhebliche Kosteneinspareffekte realisiert. Zusätzlich wird ein vollständig formaldehydfreies Bindersystem erhalten, welches überraschenderweise keine Verschlechterung der Produkteigenschaften verursacht, insbesondere hinsichtlich mechanischer Eigenschaften des textilen Flächengebildes, wie z. B. Festigkeiten.
Für den Fachmann war es hierbei überraschend, dass das erfindungsgemäße Bindersystem in ausreichend hoher Feststoffkonzentration auf das textile Flächengebilde appliziert werden kann. Bislang war dem Fachmann bekannt, dass Bindersysteme, die natürliche, d. h. native, Stärke umfassen bei einmaligem Auftrag nicht den erforderlichen Bindergehalt von ≥ 15 Gew.-% [Bindergehalt nach der Trocknung bezogen auf das Gesamtgewicht des rohen textilen Flächengebildes] erreichen.
Demzufolge weisen die erfindungsgemäße Bindersystem vorzugsweise eine Feststoffkonzentration von min. 5 Gew.-%, wobei sich die Angaben zu den Gewichtsanteilen auf die Trockenmasse des Bindersystems beziehen, d. h. ohne Wasser und die Summe der Bestandteile a) bis e) 100 Gew.-% ergibt. Vorzugsweise beträgt die Feststoffkonzentration der Komponenten a) und b) des Bindersystems zwischen 5 Gew.-% und 30 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 7 Gew.-% und 15 Gew.-%.
Das erfindungsgemäß verfestigte textile Flächengebilde kann selbst als Trägereinlage oder in Kombination mit weiteren textilen Flächengebilden als Trägereinlage für beschichteten Unterspann-, Dach- und Dichtungsbahnen sowie als textiler Rücken oder textile Verstärkung in Fußböden, insbesondere Teppichböden und PVC-Fußböden, oder in Facer, Wandbeschichtung im Innen- und Außenbereich von Gebäuden, Möbel verwendet werden, da diese im Vergleich zu bisher bekannten Produkten keine Vergilbung, insbesondere bei der thermischen Aushärtung des Bindersystems erleiden und somit besonders gut als dekorative Oberfläche geeignet sind. Daneben lassen sich die erfindungsgemäß verfestigten textilen Flächengebilde auch für Flooring-Anwendungen und im Bereich Filtration einsetzen.
BESCHICHTUNGSMASSEN
Als Beschichtungsmassen für Fußböden oder Teppichrücken werden Polyethylen oder Polyvinylchlorid, Polyurethane, EPDM oder TPO (Polyolefine) eingesetzt. Daneben wird für die beschichteten Unterspann-, Dach- und Dichtungsbahnen Bitumen verwendet.
Die bituminierten Bahnen enthalten mindestens eine in eine Bitumenmatrix eingebettete – vorstehend beschriebene – Trägerbahn, wobei der Gewichtsanteil des Bitumens am Flächengewicht der bituminierten Dachbahn vorzugsweise 60 bis 97 Gew.-% und der des Spinnvlieses 3 bis 40 Gew.-% beträgt.
HERSTELLUNG
Die Herstellung der erfindungsgemäß eingesetzten textilen Flächengebilde erfolgt mittels bekannter Methoden und Verfahren. Die Herstellung des erfindungsgemäßen, verfestigten textilen Flächengebildes erfolgt durch folgende Maßnahmen:

A) Bildung eines textilen Flächengebildes und ggf. mechanische Verfestigung des selbigen oder Zuführen eines textilen Flächengebildes,
B) Applikation des erfindungsgemäßen Bindersystems umfassend:
a) ≤ 30 Gew.-%, vorzugsweise ≤ 20 Gew.-%, insbesondere 1 bis 20 Gew.-% Polymerisate auf Basis von Polyvinylalkohol und
b) ≥ 70 Gew.-%, vorzugsweise ≥ 80 Gew.-%, insbesondere 99 bis 80 Gew.-%, Stärke, bevorzugt einer natürlichen Stärke oder eines Gemisches einer natürlichen Stärke mit anderen natürlichen Stärken oder bevorzugt einer natürlichen Stärke oder eines Gemisches einer oder mehrerer natürlicher Stärke mit anderen Stärken, wobei das Gemisch min. 50 Gew.-% natürliche Stärke(n) aufweist und
c) 0 bis 10 Gew.-% Vernetzer,
d) 0 bis 10 Gew.-% Füllstoffe,
e) 0 bis 10 Gew.-% Additive, wobei sich die Angaben zu den Gewichtsanteilen auf die Trockenmasse des Bindersystems beziehen, d. h. ohne Wasser und die Summe der Bestandteile a) bis e) 100 Gew.-% ergibt, mittels bekannter Verfahren, beispielsweise mittels eines Curtain Coaters, Schaumauftragung (z. B. Schaumfoulard) oder durch Eintauchen in ein Binderbad, ggf. Entfernen überschüssigen Binders, beispielsweise mittels Absaugen oder mechanisch durch Walzen,
C) Trocknen und Härtung des Binders.

Die Auftragsmengen und sonstige Beschaffenheit des Bindersystems wurde bereits Eingangs detailliert beschrieben und ist auch für das Verfahren gültig.
Die Bildung des textilen Flächengebildes erfolgt mittels bekannter Maßnahmen.
Die Durchführung der ggf. erfolgenden mechanischen Verfestigung erfolgt ebenfalls mittels bekannter Methoden.
Der Einbau der gegebenenfalls vorhandenen Verstärkung erfolgt während oder nach der Bildung des textilen Flächengebildes bzw. vor oder während dem Auftragen des erfindungsgemäßen Bindersystems. Die Zuführung der Verstärkung und ggf. jede weitere thermische Behandlung im Herstellverfahren erfolgt vorzugsweise unter Spannung, insbesondere unter Längsspannung.
Die Zuführung von gegebenenfalls einzubauenden weiteren textilen Flächengebilden erfolgt vor oder während der Verfestigung des erfindungsgemäßen Bindersystems.
Die Applikation des Bindersystems in Schritt B) erfolgt ebenfalls mittels bekannter Methoden. Der Binderauftrag beträgt (nach der Trocknung) vorzugsweise zwischen 5 und 50 Gew.-% trockener Binder, insbesondere 10 und 40 Gew.-%, besonders bevorzugt 15 und 30 Gew.-% Trockenbinder, bezogen auf das Gesamtgewicht des rohen textilen Flächengebildes. Aufgrund der Beschaffenheit des erfindungsgemäßen Binders ist es möglich, den erforderlichen Binderauftrag in einem Applikationsschritt zu erreichen.
Die Trocknung bzw. Verfestigung und Härtung des Binders erfolgt ebenfalls mittels dem Fachmann bekannter Methoden, wobei sich Temperaturen von mindestens 140°C bis 250°C als vorteilhaft erweisen.
Die einzelnen Verfahrens-Maßnahmen sind für sich alleine genommen bekannt, jedoch in der erfindungsgemäßen Kombination bzw. Reihenfolge und dem Einsatz des erfindungsgemäßen Bindersystems patentfähig.
Messmethoden:
Allgemeine Messmethoden:
Flächengewicht:
Das Flächengewicht wird gemäß DIN EN ISO 29073-1 bestimmt.
Messung Faserdurchmesser:
Der Faserdurchmesser wird gemäß DIN EN ISO 1973 (Stand 1995) bestimmt.
Messung Bezugskraft:
Die Messung der Bezugskraft erfolgt nach EN 29073, Teil 3, an 5 cm breiten Proben bei 200 mm Einspannlänge. Der Zahlenwert der Vorspannkraft, angegeben in Centinewton entspricht dabei dem Zahlenwert der Flächenmasse der Probe, angegeben in Gramm pro Quadratmeter.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2192153 A [0008]
EP 2987827 A [0008]
EP 2607533 A [0008]
DE 3931363 A1 [0056]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN 14041 [0006]
DIN EN ISO 3251 [0034]
DIN EN ISO 2555 [0035]
DIN ISO 976 [0036]
EN 29073, Teil 3 [0090]
EN 29073, Teil 3 [0094]
DIN EN ISO 29073-1 [0115]
DIN EN ISO 1973 (Stand 1995) [0116]
EN 29073, Teil 3 [0117]

Claims

Textiles Flächengebilde welches mit einem Bindersystem umfassend: a) ≤ 30 Gew.-% Polymerisate auf Basis von Polyvinylalkohol und b) ≥ 70 Gew.-% Stärke, bevorzugt einer natürlichen Stärke oder eines Gemisches einer natürlichen Stärke mit anderen natürlichen Stärken oder bevorzugt einer natürlichen Stärke oder eines Gemisches einer oder mehrerer natürlicher Stärke mit anderen Stärken, wobei das Gemisch min. 50 Gew.-% natürliche Stärke(n) aufweist und c) 0 bis 10 Gew.-% Vernetzer, d) 0 bis 10 Gew.-% Füllstoffe, e) 0 bis 10 Gew.-% Additive, verfestigt ist, wobei sich die Angaben zu den Gewichtsanteilen auf die Trockenmasse des Bindersystems beziehen, d. h. ohne Wasser und die Summe der Bestandteile a) bis e) 100 Gew.-% ergibt.
Textiles Flächengebilde gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Komponente a) (Polymerisate auf Basis von Polyvinylalkohol) ≤ 20 Gew.-%, insbesondere 1 bis 20 Gew.-%, beträgt.
Textiles Flächengebilde gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Komponente b) (Stärke) ≥ 80 Gew.-%, insbesondere 99 bis 80 Gew.-%, beträgt.
Textiles Flächengebilde gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Komponenten a) und b) mindestens 80 Gew.-%, insbesondere min 85 Gew.-%, besonders bevorzugt min 90 Gew.-%, beträgt.
Textiles Flächengebilde gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragsmenge des Bindersystems auf das textile Flächengebilde bestimmt nach der Trocknung zwischen 5 und 50 Gew.-% trockener Binder, vorzugsweise 10 und 30 Gew.-%, insbesondere 10 und 25 Gew.-% beträgt.
Textiles Flächengebilde gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzte Stärke sowie das gesamte Bindersystem ausschließlich natürliche Stärken umfasst.
Textiles Flächengebilde gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass textile Flächengebilde Naturfasern, Mineralfasern, Glasfasern, Fasern aus synthetischen Produkten und/oder Fasern aus synthetisierten Polymeren umfasst, wobei Mineralfasern und/oder Glasfasern sowie Fasern aus synthetischen Polymeren, insbesondere schmelzspinnbaren Polymeren bevorzugt sind.
Textiles Flächengebilde gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass textile Flächengebilde ein Gewebe, Gelege, Gestricke, Gewirke, Vliese, vorzugsweise ein Spinnvlies, ist.
Textiles Flächengebilde gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass textile Flächengebilde ein Mineralfaservlies oder ein Glasfaservlies ist dessen Flächengewicht zwischen 20 und 350 g/m², vorzugsweise zwischen 25 und 90 g/m², beträgt.
Textiles Flächengebilde gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass textile Flächengebilde ein Vlies aus synthetischen Polymeren ist dessen Flächengewicht zwischen 20 und 500 g/m², vorzugsweise zwischen 40 und 250 g/m², beträgt, wobei ein Spinnvlies bevorzugt ist.
Textiles Flächengebilde gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass textile Flächengebilde ein Vlies aus synthetischen Polymeren ist dessen spezifische Bezugskraft M (N/5 cm/Flächengewicht in g/m²) zwischen 0,1 und 1,0 Nm²/gcm, vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,8 Nm²/gcm, beträgt, wobei ein Spinnvlies bevorzugt ist.
Verfahren zur Herstellung eines textilen Flächengebildes, welches mit einem Binder verfestigt ist, umfassend die Maßnahmen: A) Bildung eines textilen Flächengebildes und ggf. mechanische Verfestigung des selbigen oder Zuführen eines textilen Flächengebildes, B) Applikation des erfindungsgemäßen Bindersystems umfassend: a) ≤ 30 Gew.-%, vorzugsweise ≤ 20 Gew.-%, insbesondere 1 bis 20 Gew.-% Polymerisate auf Basis von Polyvinylalkohol und b) ≥ 70 Gew.-%, vorzugsweise ≥ 80 Gew.-%, insbesondere 99 bis 80 Gew.-%, Stärke, bevorzugt einer natürlichen Stärke oder eines Gemisches einer natürlichen Stärke mit anderen natürlichen Stärken oder bevorzugt einer natürlichen Stärke oder eines Gemisches einer oder mehrerer natürlicher Stärke mit anderen Stärken, wobei das Gemisch min. 50 Gew.-% natürliche Stärke(n) aufweist und c) 0 bis 10 Gew.-% Vernetzer, d) 0 bis 10 Gew.-% Füllstoffe, e) 0 bis 10 Gew.-% Additive, wobei sich die Angaben zu den Gewichtsanteilen auf die Trockenmasse des Bindersystems beziehen, d. h. ohne Wasser und die Summe der Bestandteile a) bis e) 100 Gew.-% ergibt, mittels bekannter Verfahren, ggf. Entfernen überschüssigen Binders, C) Trocknen und Härtung des Binders.
Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindersystem in den Ansprüchen 2 bis 6 definiert ist.
Verfahren gemäß Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde in den Ansprüchen 7 bis 11 definiert ist.
Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Applikation des Bindersystems in einem Applikationsschritt erfolgt.
Bindersystem umfassend: a) ≤ 30 Gew.-%, vorzugsweise ≤ 20 Gew.-%, insbesondere 1 bis 20 Gew.-% Polymerisate auf Basis von Polyvinylalkohol und b) ≥ 70 Gew.-%, vorzugsweise ≥ 80 Gew.-%, insbesondere 99 bis 80 Gew.-%, Stärke, bevorzugt einer natürlichen Stärke oder eines Gemisches einer natürlichen Stärke mit anderen natürlichen Stärken oder bevorzugt einer natürlichen Stärke oder eines Gemisches einer oder mehrerer natürlicher Stärke mit anderen Stärken, wobei das Gemisch min. 50 Gew.-% natürliche Stärke(n) aufweist und c) 0 bis 10 Gew.-% Vernetzer, d) 0 bis 10 Gew.-% Füllstoffe, e) 0 bis 10 Gew.-% Additive, wobei sich die Angaben zu den Gewichtsanteilen auf die Trockenmasse des Bindersystems beziehen, d. h. ohne Wasser und die Summe der Bestandteile a) bis e) 100 Gew.-% ergibt, sowie dessen Verwendung zur Verfestigung von textilen Flächengebilden.
Bindersystem gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindersystem in den Ansprüchen 2 bis 6 definiert ist.
Verwendung des Bindersystems gemäß Anspruch 16 oder 17 zur Verfestigung von textilen Flächengebilden.
Verwendung des textilen Flächengebilden gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 als (i) Trägereinlage, ggf. in Kombination mit weiteren textilen Flächengebilden, für beschichtete Unterspann-, Dach- und Dichtungsbahnen, (ii) sowie als textiler Rücken oder textile Verstärkung in Fußböden, insbesondere Teppichböden und PVC-Fußböden, (iii) als Facer in Wandbeschichtung im Innen- und Außenbereich von Gebäuden, (vi) in dekorativen Oberflächen, oder im Bereich Filtration.