DE102020111002A1

DE102020111002A1 - Verfahren zur Veredelung von flächigen Trägermaterialien

Info

Publication number: DE102020111002A1
Application number: DE102020111002.2A
Authority: DE
Inventors: Friedmar Götz
Original assignee: Vowalon Beschichtung Kunstleder Folie Bondings GmbH
Current assignee: Vowalon Beschichtung Kunstleder Folie Bondings GmbH
Priority date: 2020-04-22
Filing date: 2020-04-22
Publication date: 2021-10-28
Anticipated expiration: 2040-04-23
Also published as: DE102020111002B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Veredelung von flächigen Trägermaterialien, insbesondere auf textiler Basis, durch Kaschieren mit einem im Mehrstrichprozess aus PVC-Plastisolen erzeugten Halbfertigprodukt und einer der Beschichtung und Trocknung nachgelagerten Bedruckungs- und Prägebehandlung. Erfindungsgemäß kommt beim Aufbereiten der PVC-Plastisole ein biobasierter Weichmacher auf Basis eines Essigsäureestersvon Monoglyceriden aus vollständig hydriertem Rizinusöl zum Einsatz.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Veredelung von flächigen Trägermaterialien, insbesondere auf textiler Basis, durch Kaschieren mit einem im Mehrstrichprozess aus PVC-Plastisolen erzeugtem Halbfertigprodukt und einer der Beschichtung und Trocknung nachgelagerten Druck- und Prägebehandlung.
Aus der WO 2007/006489 A1 sind Essigsäureester als Weichmacher für Kunststoffe, wie zum Beispiel PVC, vorbekannt.
Derartige umweltfreundliche Weichmacher können aus natürlichen Ölen hergestellt werden. In vielen Fällen wird epoxidiertes Sojaöl als Weichmacher für flexibles PVC eingesetzt. Weitere epoxidierte Öle, die derartig verwendet werden, sind Öle auf Rizinus-Basis.
So zeigt die EP 2 938 368 B1 einen flexiblen Schlauch aus Polyvinylchlorid, der einen biobasierten Weichmacher enthält, wobei der Weichmacher auf Rizinusöl zurückgreift.
Bei der Weichmacher-Zusammensetzung nach EP 2 766 420 B1 wird auf Stoffe zurückgegriffen, die frei von Monoglyceriden sind.
Bei der PVC-Trockenmischung-Zusammensetzung nach EP 2 751 199 B1 kommt als biobasierter Weichmacher eine Mischung von epoxidiertem Sojabohnenöl und epoxidiertem Methylester von Sojabohnenöl zum Einsatz.
Grundsätzlich ist es bekannt, Beschichtungen auf der Basis der Polymere Polyurethan und Polyvinylchlorid im Direkt- und Indirektstreichverfahren für verschiedene Anwendungsgebiete durchzuführen. Ein spezielles Anwendungsgebiet ist hier die Herstellung von Kunstledern für unterschiedlichste Anwendungsfälle im Heim-, aber auch im industriellen Bereich.
Für die Herstellung von PVC-Pasten für eine solche Beschichtung wird derzeit auf phthalatfreie Weichmacher zurückgegriffen, die aus fossilen Rohstoffen hergestellt werden. Wie bereits bei der Schilderung des Standes der Technik erwähnt, existieren auch biobasierte Weichmacher auf der Basis von natürlichen Ölen, insbesondere Pflanzenölen.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Geliereigenschaften derartiger biobasierter Weichmacher gegenüber herkömmlichen Weichmachern derart unzureichend sind, dass sich keine Einsatzmöglichkeiten bei PVC-Beschichtungen ergeben, ohne dass erhebliche Qualitätseinbußen der Fall sind. Ein weiteres Problem biobasierter Weichmacher besteht darin, dass entsprechend aufbereitete Pasten für den späteren Beschichtungsprozess nicht stabil gehalten werden können, was insbesondere bei einem chargenweisen Produktionsprozess einen erheblichen Nachteil darstellt.
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein weiterentwickeltes Verfahren zur Veredelung von flächigen Trägermaterialien, insbesondere auf textiler Basis, durch Kaschieren mit einem im Mehrstrichprozess aus PVC-Plastisolen erzeugten Halbfertigprodukt anzugeben, bei dem biobasierte Weichmacher eingesetzt werden können, und zwar ohne Auftreten der erörterten Nachteile, die beim Einsatz von Weichmachern auf Basis von Rizinusöl ansonsten gegeben sind.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch ein Verfahren gemäß der Lehre des Anspruches 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.
Es wird demnach von einem Verfahren zur Veredelung von flächigen Trägermaterialien, zum Beispiel Trägermaterialien auf textiler Basis, durch Kaschieren mit einem in einem Mehrstrichprozess aus PVC-Plastisolen erzeugten Halbfertigprodukt ausgegangen, wobei der Beschichtung und Trocknung nachgelagert dann eine Bedruckungs- und Prägebehandlung erfolgt, um insbesondere ein Kunstleder zu erzeugen, das Gebrauchswerteigenschaften aufweist, die mindestens denjenigen erzeugt aus bisher verfügbaren Materialien entsprechen.
Der erfindungsgemäße Verfahrensablauf stellt sich wie folgt dar.
Zunächst erfolgt ein Aufbereiten der Polyvinylchlorid (PVC)-Plastisole durch Einsumpfen von jeweiligen pulverförmigen Ausgangsmaterialien und einem flüssigen biobasiertem Weichmacher. Der biobasierte Weichmacher, welcher erfindungsgemäß zum Einsatz kommt, beruht auf einem Essigsäureester von Monoglyceriden aus vollständig hydriertem Rizinusöl.
Gemäß einer jeweiligen Rezeptur für den Deckstrich, den Schaumstrich und den Haftstrich wird ein mehrstufiger Mischprozess unter Zugabe von Stabilisatoren vorgenommen.
Im Unterschied zum Stand der Technik kommt demnach eine mehrstufige Mischtechnologie zur Anwendung. So werden die festen Bestandteile der Paste zunächst unter einem Planetenrührer eingesumpft. Danach erfolgt ein Reifeprozess von mindestens 24 Stunden unter Normalklimabedingungen. Anschließend werden die Pasten in einem Dissolver, das heißt einem Scheibenrührer, aufbereitet, homogenisiert und intensiv entlüftet.
Als Stabilisatoren kommen Additive zum Einsatz, die die Pasten vor dem Beschichtungsprozess stabil halten. Zum Stabilisieren wird auf ein Gemisch aus mindestens drei Additiven zurückgegriffen. Hier handelt es sich zum einen um einen organisch-basierten und schwermetallfreien Pasten-Stabilisator. Darüber hinaus wird ein Co-Stabilisator auf Basis von Barium-Zink und Calcium-Zink verwendet. Zusätzlich enthält das Gemisch ein Additiv, welches als UV-Absorber und Lichtschutzmittel wirkt und welches auf Phenolen basiert.
Durch eine Kombination von Stabilisatoren, Pastenverdünnern und Viskositätsreglern wird eine Paste bereitgestellt, die mehrere Tage vor der Beschichtung eigenschaftsstabil bleibt.
In einem nächsten Schritt wird ein Aufbringen der PVC-Plastisole für den Deckstrich, den Schaumstrich und den Haftstrich mittels Streichmaschine und entsprechender Zwischentrocknung bei Temperaturen realisiert, die den jeweiligen höheren Geliertemperaturen im Hinblick auf den biobasierten Weichmacher angepasst sind.
Es folgt ein Aufkaschieren des flächigen Trägermaterials unter Bildung des Halbfertigproduktes.
Das Halbfertigprodukt wird dann ein- oder mehrfach bedruckt, und zwar unter Nutzung wässriger Lacksysteme. Nach Erwärmung des halbfertigen Produktes kann die an sich bekannte Oberflächenprägung unter Erhalt der Fertigware durchgeführt werden.
Bezüglich des Prägeprozesses ist den Parametern Temperaturführung
einer Vorheizwalze und der Heizwalze vor dem Prägespalt sowie der Strahlertemperatur und dem Druck beim Prägen entsprechende Bedeutung beizumessen, und zwar im Hinblick auf die Pastenrezeptur unter Nutzung des biobasierten Weichmachers.
Die wässrigen Lacksysteme, welche zum Einsatz kommen, sind in Übereinstimmung mit dem Migrationsverhalten des Weichmachers ausgewählt.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und von Figuren näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:

1 ein Schema des Mischprozesses;
2 ein Schema des Beschichtungsprozesses; und
3 ein Schema des Veredelungsprozesses auf der Basis einer Veredelung mittels Druck- und Prägeanlage.

Wie dem Mischprozessschema nach 1 entnehmbar ist, kommt als biobasierter Weichmacher bevorzugt als Produkt GRINDSTED® SOFT-N-SAFE/C Acetic Acid Ester (GRINDSTED S-N-S) in flüssiger Form zum Einsatz.
Mittels eines Planetenrührers erfolgt ein Einsumpfen der pulverförmigen PVC-Ausgangsmaterialien mit dem flüssigen biobasierten Weichmacher. Nachdem die festen Bestandteile der Paste unter dem Planetenrührer eingesumpft wurden, wird ein Reifeprozess vollzogen. Im nächsten Schritt werden die entsprechenden Pasten im Dissolver aufbereitet, homogenisiert und intensiv entlüftet. Dem Dissolver werden auch Spezialadditive zur Pastenstabilisierung und gegebenenfalls Mittel zur Einfärbung der Pasten zugegeben. Die innerhalb der einzelnen PVC-Schichten gewählten Anteile des Weichmachers und die Kombination von Füllstoffen bzw. Flammschutzmitteln weichen von üblichen PVC-Rezepturen unter Einsatz von fossilen Weichmachern ab und gestalteten sich beispielsweise wie nachstehend erläutert: PVC-Deckstrich (DS)

E-PVC mit K-Wert 74 100 kg

Biobasierter Weichmacher S-N-S 70 kg

Spezialadditive zur Pastenstabilisierung 7 kg

PVC-Schaumstrich (SS)

E-PVC mit K-Wert 74 100 kg

Biobasierter Weichmacher S-N-S 70 kg

Füllstoff 20 kg

Treibmittel 1 kg

Flam mschutzmittel 3 kg

Spezialadditive zur Pastenstabilisierung 7 kg

PVC-Haftstrich (HS)

E-PVC mit K-Wert 74 100 kg

Biobasierter Weichmacher S-N-S 70 kg

Füllstoff 30 kg

Spezialadditive zur Pastenstabilisierung 7 kg
Für den Beschichtungsprozess gemäß 2 kommen die entsprechenden Plastisole aus PVC, Weichmacher und verschiedenen Additiven gemäß den oben beispielhaft erwähnten Rezepturen zum Einsatz. Im 3-Strich-Verfahren werden dann gemäß Fließschema drei Schichten, nämlich PVC-Deckstrich, PVC-Schaumstrich und PVC-Haftstrich aufgetragen und anschließend in entsprechenden Trockenkanälen geliert.
Nach dem Auftragen des Haftstriches wird ein textiles Flächengebilde,
zum Beispiel auf Basis von Polyester, Baumwolle, Polyamid oder Gemischen aus diesen Fasern aufkaschiert.
Im Ergebnis steht dann nach entsprechender Trocknung ein Halbfertigprodukt zur Verfügung.
Für den Beschichtungsprozess kommt eine Universalbeschichtungsanlage
zum Einsatz, die hinsichtlich der Auftragseinheit und der Temperaturführung verändert wurde. Dabei gilt es, eine spezielle Heißluftzuführung für den temperaturmäßig angepassten Gelierprozess im Hinblick auf den eingesetzten biobasierten Weichmacher sicherzustellen.
An den Auftragseinheiten der Universalbeschichtungsanlage werden Leitflächen angebracht, so dass die entsprechenden Pasten homogen auf den Streichtisch aufgebracht werden können, da das rheologische Verhalten maßgeblich bei der Benetzung des eingesetzten Releasepapers vor dem Streichmesser ist.
Die Luft- und Temperaturführung in den Trockenkanälen I bis III ist den höheren Geliertemperaturen des Weichmachers S-N-S angepasst. Konkret sind die Düsen in den Trockenkanälen so ausgerichtet, dass eine gleichmäßige höhere Trocknungstemperatur in den Kanälen I bis III erzielbar ist.
Beim Beschichtungsprozess werden in den Trockenkanälen I bis III für die Herstellung der einzelnen Striche Temperaturkurven vorgegeben. Diese Temperaturkurven haben für den Deck- und Haftstrich eine Maximaltemperatur von ca. 180 Grad. Beim Schäumen des PVC-Schaumstriches wird eine Maximaltemperatur von 220°C gewählt. Beim Einsatz des biobasierten Weichmachers werden die bekannten Temperaturkurven um im Wesentlichen 5 bis 7 % nach oben verschoben, das heißt erhöht.
Dem folgenden Veredelungsprozess gemäß 3 und insbesondere dem Schritt des Prägens der auszubildenden Kunstlederoberfläche wird eine besondere Bedeutung beigemessen.
Beim Prägeprozess sind im Wesentlichen die Parameter Temperaturführung der Vorheizwalze und der Heizwalze vor dem eigentlichen Prägespalt sowie die Strahlertemperatur und der notwendige Prägedruck der erfindungsgemäßen Rezeptur angepasst.
Im Hinblick auf das Migrationsverhalten des eingesetzten Weichmachers kommen wässrige Lacksysteme zum Bedrucken zum Einsatz. Diese eingesetzten Lacksysteme gewährleisten die notwendigen optischen, haptischen und physikalischen Eigenschaften der Fertigware als Finalprodukt.
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

WO 2007/006489 A1 [0002]
EP 2938368 B1 [0004]
EP 2766420 B1 [0005]
EP 2751199 B1 [0006]

Claims

Verfahren zur Veredelung von flächigen Trägermaterialien, insbesondere solchen auf textiler Basis, durch Kaschieren mit einem im Mehrstrichprozess aus PVC-Plastisolen erzeugten Halbfertigprodukt und einer der Beschichtung und Trocknung nachgelagerten Bedruckungs- und Prägebehandlung, umfassend folgende Schritte: - Aufbereiten der PVC-Plastisole durch Einsumpfen von jeweiligen pulverförmigen Ausgangsmaterialien und einem flüssigen biobasierten Weichmacher auf Basis eines Essigsäureesters von Monoglyceriden aus vollständig hydriertem Rizinusöl gemäß einer jeweiligen Rezeptur für Deckstrich, Schaumstrich und Haftstrich sowie anschließenden mehrstufigen Mischprozess unter Zugabe von Stabilisatoren; - Aufbringen der PVC-Plastisole für den Deckstrich, Schaumstrich und Haftstrich mittels Streichmaschine nebst Zwischentrocknung bei Temperaturen, die den jeweiligen höheren Geliertemperaturen im Hinblick auf den biobasierten Weichmacher angepasst sind und Aufkaschieren des flächigen Trägermaterials unter Bildung eines Halbfertigproduktes; - Ein- oder mehrfaches Bedrucken mittels wässriger Lacksysteme sowie Erwärmen des Halbfertigproduktes und Ausführen der Oberflächenprägung unter Erhalt der Fertigware.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass feste Bestandteile des Ausgangsmaterials mit dem flüssigen Weichmacher unter einem Planetenrührer eingesumpft und vorgemischt werden und anschließend die Vormischung in einen Dissolver gelangt, welchem die Stabilisatoren zugegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vormischung einem Reifeprozess unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Mischprozess eine Einfärbung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum homogenen Aufbringen der jeweiligen Pasten Leitflächen an den Auftragseinheiten der Streichmaschine angeordnet werden.