DE19851108A1

DE19851108A1 - Atmungsaktives, wasserdichtes, knister- und raschelfreies Laminat mit hohem Nutzungskomfort

Info

Publication number: DE19851108A1
Application number: DE19851108A
Authority: DE
Original assignee: Cosy Tane Dr Grewe & Cie KG
Current assignee: GREWE, HELMUT F., DR., 24242 FELDE, DE
Priority date: 1998-11-06
Filing date: 1998-11-06
Publication date: 2000-05-11

Description

Gegenstand

Atmungsaktives, wasserdichtes Laminat, das weich und elastisch ist, nicht raschelt und knistert und sich daher besonders eignet für wetterfeste Sport-, Freizeitbeklei dung wie auch Schutzbezüge für Matratzen, Kopfkissen und Bettdecken.

Technisches Gebiet

Textiles Laminat für wetterfeste Bekleidung und Schutzbezüge.

Zugrundeliegendes Problem und Stand der Technik

Hoher Trage- bzw. Nutzungskomfort sowie hygienefördernde Eigen schaften sind Grundvoraussetzungen für die Akzeptanz von wetterfe ster/wasserdichter Sport- und Freizeitbekleidung wie auch Schutz bezügen für Matratzen, Kopfkissen und Bettdecken, die aus allergolo gischen bzw. hygienischen Gründen, z. B. bei Inkontinenz, stetig an Bedeutung zunehmen. Die grundsätzlichen Anforderungen an das ein gesetzte Textil sind vergleichbar und beinhalten die Umsetzung einer Reihe von maßgeblichen Faktoren, die nur in der Kombination einen ausreichenden Trage-, Nutzungskomfort ermöglichen:

a) Windschutz, entsprechend einer Luftdurchlässigkeit < 0,1 l/m²/s (DIN 53887; 100 cm², 2,5 kPa)
b) Wasserdichtigkeit < 1,3 m, besser < 2 m Wassersäule (DIN 53886)
c) Hohe Atmungsaktivität, die einem Wasserdampfdurchgangswider stand R_et < 200 (besser < 60) × 10^-3 m² mbar/W nach EN 31092 (Hautmodell) entspricht.

Hinzukommen Faktoren wie gute Waschbarkeit, gute Haltbarkeit und geringes Gewicht. Diese Faktoren inkl. derer a. bis c. konnten bisher in Form textiler Laminate mehr oder weniger ausreichend gleichzeitig realisiert werden. Wasserdampfdurchlässige Beschichtungen auf Po lyurethanbasis sind bereits beschrieben in:

- DE 35 22 464
- DE 37 36 652
- DE 38 15 720, Einstrichverfahren, also nur eine PUR-Komponente
- DE 39 17 336, für eine Folie, also nur eine PUR-Komponenete
- DE 39 27 185, PUR-Folie, Art der Kaschierung nicht definiert
- DE 39 28 163, Einsatz gering-/nicht quellender PUR vom Polyether-Typ
- DE 40 27 798, Einsatz gering-/nicht quellender PUR vom Polyether-Typ
- DE 40 38 705, beidseitig mit aufgerauhtem PES-Gewirk angedeckte PUR-Membran, Basis Polyetherpolyurethan
- DE 43 25 579, beschichteter Matratzendrell für Fertigmatratzen mit textilem Substrat außen.

Die hier beschriebenen Beschichtungen basieren auf Polyether- bzw. Polyesterpolyurethanen (herkömmlich hydrophilierte Polyurethane), bei denen die Höhe der Wasserdampfdurchlässigkeit bestimmt wird von der Menge der hydrophilen Gruppen in der Regel vom Ether typ. Hohe Wasserdampfdurchlässigkeit, wie sie für Wetterschutzbe kleidung oder auch Matratzenbezüge gefordert wird, wird dabei aber erkauft mit starker Quellung und damit Naßinstabilität und geringer Tropfenechtheit.

Daher wurden neuartige Polyurethane beschrieben, die ionische Gruppen enthalten:

- DE 24 46 440, wäßrige PUR-Dispersion mit Sulfonatgruppen
- DE 42 36 569, Beschichtungssystem auf Basis wässriger Dispersionen
- EP 05 17 029, Beschichtungssysteme mit allein ionischen PUR bzw. in Kombination mit herkömmlichen PUR
- DE 195 48 039, wäßrige Dispersionen von PUR mit ionischen Gruppen für Beschichtungen.
- Vortrag Dr. D.-I. Schütze, BAYER AG, an der Fachhochschule Münchberg vom 27.6.1996
- DE 196 12 348 wiederholt für Polyurethane lediglich die insbeson dere in EP 05 17 029 und DE 195 48 039 beschriebenen Beschich tungsvarianten.

Diese sogenannten dual modifiziert hydrophilierten Polyurethane stel len somit den aktuellen Stand der Technik für hochgradig wasser dampfdurchlässige Beschichtungen dar, da sie gleichzeitig die Forde rung nach geringer Quellung (Faktor d.) erfüllen können. Sie eignen sich für Membranen, die im Direkt- oder Transferverfahren auf ein Trägertextil kaschiert werden. Die Direktbeschichtung hat den Nach teil, daß die Beschichtungspaste zu sehr ins Textil eindringt, was zu Verhärtung, verminderter Elastizität und zu einer zu starken Auflage führt. Auch Wasserdichtigkeit ist schwer zu realisieren. Diese Nach teile werden bei Transferbeschichtungen mit Polyurethanen vermieden. Alternativ zu Beschichtungen im Direkt- oder Transferverfahren kön nen für den besagten Einsatz auch Folien eingesetzt werden, die einem Textil zukaschiert werden.

Im Einsatz sind mikroporöse Folien aus Polytetrafluorethylen (PTFE, z. B. Goretex) oder Polyurethan bzw. kompakte hydrophile Folien aus Polyesterpolyether (z. B. Sympatex). Folien haben grundsätzlich den Nachteil, daß sie großflächig bzw. über Klebpunkte dem Träger textil zukaschiert werden müssen. Dabei erfolgt eine deutliche Ver härtung des Laminats. Gleichzeitig wird die Wasserdampfdurchläs sigkeit durch einen nicht hydrophilen Kleber eingeschränkt. Mikro poröse Folien vom PTFE-Typ und Polyesterpolyether-Folien sind da bei nicht elastisch. PTFE-Folien benötigen aufgrund der rauhen, we nig abriebfesten Oberfläche einen zusätzlichen textilen Schutz, glei ches gilt für die sehr dünnen Polyesterpolyether-Folien (ca. 15 um) aufgrund einer starken Quellung bei Benetzung mit Wasser. Sie eig nen sich daher nicht als Außenseite eines textilen Laminats.

Mikroporöse Membranen oder Folien aus hydrophobem Polymer ha ben darüber hinaus den Nachteil, daß sich die Mikroporen leicht mit Schweißkristallen zusetzen, wobei die Atmungsaktivität zurückgeht. Waschen wird daher notwendig.

Im praktischen Einsatz sind bei Laminaten neben den bisher benann ten Faktoren a. bis d. weitere Kriterien/Faktoren wichtig, da sie die Akzeptanz beim Anwender/Endverbraucher wesentlich fördern:

a) angenehmer, weicher Griff, Anfühlen
b) kein Rascheln oder Knistern bei Bewegung/Reibung
c) hohe Elastizität.

Diese Faktoren werden nur anteilig über die Polyurethanchemie bzw. die Art der Beschichtung beeinflußt, dazu verstärkt über das Trägertextil. Bekannt ist, daß die homogene Kaschierung elastischer Textilien tech nisch nur schwer zu realisieren ist (Faltenwurf, inhomogene Haftung). Zwecks Hygiene ist es notwendig, das Laminat antimikrobiell auszu rüsten (Faktor h.), da z. B. an Stellen, wo das Laminat nicht ausrei chend Feuchtigkeit an die Umgebung abgeben kann, sich Pilzkolon nen auf dem Material bilden können, die durch das Laminat durchsto ßen, was zu Löchern führt. Dies wurde des öfteren besonders bei Ma tratzenschutzbezügen beobachtet, wenn das Laminat zwischen der Matratze und dem Holz des Lattenrostes liegt.

Beschreibung der Erfindung

Überraschenderweise wurde gefunden, daß die Faktoren e. bis f. ganz wesentlich von der Spezifität des eingesetzten Trägertextils beeinflußt werden. Durch die Kaschierung eines biaxial hochelastischen, textilen Gewirks auf der Basis eines besonders elastischen und texturierten PES-Fadens mit einer anschließenden Veredlung, die die Elastizität fixiert, erfährt das Laminat einen angenehmen, sehr weichen Griff. Rascheln und Knistern sind praktisch nicht mehr wahrzunehmen. Besonders auch der Einsatz für Kopfkissenbezüge wird, wie Schlaf tests zeigen, problemlos möglich. Die hohe Elastizität in alle Richtun gen ("biaxial") ermöglicht eine optimale Paßform (geringe Reibung) für die vorgesehenen Einsatzzwecke.

Im Gegensatz zur Kaschierung eines einseitig aufgerauhten Gewirks, das mit der glatten Innenseite eine intensive Einbindung in die Haft schicht der Beschichtung erfährt, was zu Verhärtung und Rascheln führt, werden beim Einsatz eines Gewirks aus texturiertem Faden gekräuselte Fasern locker in die Haftschicht aus Polyurethan einge bunden. Fig. I zeigt diese lockere Einbindung. Die Deckschicht (1) ist vollflächig mit Haftschicht (2) bedeckt. In die Haftschicht einge bunden sind die abstehenden, oberflächlichen Faseranteile (3) des Trägertextils (4). Dies ermöglicht eine leichte gegenseitige Verschie bung von Beschichtung (Haftschicht) und Trägertextil. Die hohe biaxiale Elastizität des Trägertextils reduziert relative Bewegungen zueinander und damit sowohl die "innere Reibung" zwischen Träger textil und Haftschicht als auch die "äußere Reibung" zwischen Träger textil und z. B. dem Matratzendrell, dem Kopfkissen oder anderen Textilien und Kleidungsstücken. Verringerte Reibung bedeutet weni ger Rascheln und Knistern.

Die Einbindung (Haftung) der oberflächlichen Faseranteile des Trä gertextils in die Haftschicht darf nicht zu intensiv ausfallen (Verhär tung). Gleichzeitig muß trotz der hohen Elastizität des Trägertextils, die die Handhabung erschwert, eine gleichmäßige Kaschierung erfol gen. Überraschenderweise lassen sich beide Aufgaben gleichzeitig er füllen mit einer, besser mehreren "Tänzerstangen", die das Trägertextil unter geringem Druck vorsichtig und gleichmäßig über die gesamte Laufbreite an die noch nasse Haftschicht andrücken, bevor eine ther mische Aushärtung erfolgt. Fig. II zeigt die Beschichtung aus Deck schicht (1) und noch nasser Haftschicht (2), in die das Trägertextil (3) hineinfließt und anschließend über z. B. drei sich frei drehende Tänzer stangen (4 bis 6), die nur in der vertikalen Richtung in Führungen (7) liegen, gleichmäßig angedrückt wird. Die Tänzerstangen arbeiten dabei gegen die Gummimatte (8), auf der Transferpapier (9), Deckschicht und Haftschicht geführt werden. Eine geeignete Auswahl von Tänzerstangen nach Anzahl und steigendem Gewicht erlaubt, daß sich Trägertextil und Haftschicht spannungsfrei zusammenfügen lassen, bevor die Vernetzung erfolgt. Dabei kann die Haftung zwischen Trägertextil und Haftschicht zwecks Optimierung besonders im Bereich von 3 bis 6 N/cm quasi "ti triert" werden. Das Laminat zeichnet sich besonders aus in einem hohen biaxialen Dehnungsverhalten bereits bei geringem Krafteinsatz.

Eine antimikrobielle Ausstattung von Haftschicht und Deckschicht in einer Konzentration von bis zu 4%, besser bis 1% bezogen auf die Trockenauflage verändert die Eigenschaften des Laminats praktisch nicht, unterstützt aber eine hygienisch einwandfreie Anwendung.

Beispiel 1

Laminat bestehend aus;

1. A Trägertextil mit einem Flächengewicht von 65 g/m², gewirkt mit einem texturierten PES-Faden, "TREVIRA" Extra-stretch-Perfor mance Fa. Hoechst, Typ 528; Trikot-Bindung; kochgeschrumpft, relaxiert und thermisch bei 198°C fixiert;
2. B Haftschicht auf Basis Impraperm 43187-Lösung, BAYER AG, mit gemischter Harzvernetzung (Imprafix SV/SK und Desmo derm Additiv Z); Trockenauflage 28 g/m²;
3. C Deckstrich auf Basis Impraperm 43189-Lösung, BAYER AG, Trockenauflage 27 g/m².
Kaschierung im Transferverfahren; Fixierung des textilen Gewirks mit drei Tänzerstangen (5, 10, 15 kg Gewicht bei 160 cm Laufbreite);
Haftung Trägertextil mit Haftschicht: längs 3,5 N/cm, quer 3,2 N/cm;
Die Vorgaben/Faktoren a. bis g. werden erfüllt.

Beispiel 2

Beispiel 1 unter zusätzlicher Aufbringung eines Finishings (D) aus Impraperm 43188 Lösung, das mit einer Kalanderwalze aufgetra gen wird; Trockenauflage 4 g/m².
Vergleichbares Profil wie Beispiel 1, aber härtere Oberfläche und etwas härterer Griff.

Beispiel 3

Laminat bestehend aus:

1. A Trägertextil wie in Beispiel 1; aber vorbehandelt mit Fluorcarbon;
2. E Haftstrich auf Basis Impraperm VPLS 2304, wäßrige Dispersion; Trockenauflage 18 g/m².
3. F Deckstrich auf Basis Impraperm VPLS 2304/Impraperm 43194 (Verhältnis 7 : 3); Trockenauflage 24 g/m².

Vergleichbares Profil wie Beispiel 1, aber geringere Quellung und geringere Wasserdichtigkeit.

Claims

1. Wasserdichtes, atmungsaktives, elastisches und weiches, textiles Laminat mit reduziertem Raschel-/Knistereffekt auf Basis eines hochgradig biaxial elastischen, texturierten Trägertextils (30-150 g/m² Flächengewicht, bevorzugt 45-65 g/m²), laminiert im Transfer verfahren mit Haftstrich und Deckstrich aus homogen kompaktem Polyurethan bei einer Gesamtauflage der Beschichtung von 35-70 g/m², bevorzugt 45-60 g/m², und einer Haftung zwischen Haftstrich und Textil von 2 bis 12 N/cm, bevorzugt 3 bis 6 N/cm.

2. Laminat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein ge wirktes Trägertextil eingesetzt wird auf Basis eines texturierten, hochelastischen Polyesterfadens z. B. TREVIRA, Fa. Hoechst, "Ex tra-stretch-performance", alternativ anderen texturierten natürlichen oder synthetischen Fäden, bzw. beidseitig gerauhte Gewirke.

3. Laminat nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die biaxiale Elastizität des textilen Gewirks stabilisiert ist, bevorzugt durch Kochschrumpfung, Relaxierung und thermische Fixierung.

4. Laminat nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaschierung gleichmäßig und faltenfrei ist, bevorzugt durch Kaschie rung des Textils über 1-4 sich frei drehende Tänzerstangen, die in ver tikaler Lage lose auf dem Textil geführt werden und gegen ein Gummi tuch arbeiten, alternativ durch Andruckwalzen, deren Kaschierdruck sich von 0 bis 4 bar dosieren läßt, alternativ durch Kalanderwalzen.

5. Laminat nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Haftstrich aus einem normal hydrophilierten Polyurethan besteht, be vorzugt einem aromatischen Polyester - Polyether - Polyurethan, bei einer Haftstrichtrockenauflage von 15 bis 30 g/m², bevorzugt 23 bis 28 g/m².

6. Laminat nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Haftstrich allein harzvernetzt ist bzw. gemischt vernetzt mit geringem Anteil an Isocyanatvernetzung.

7. Laminat nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckstrich besteht aus einem aliphatischen, dual modifiziert hydro philierten Einkomponenten-Polyurethan bei einer Deckstrichtrocken auflage von 20 bis 40 g/m², bevorzugt 22 bis 27 g/m².

8. Laminat nach Anspruch 1 bis 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß Haftstrich und Deckstrich bzw. einer von beiden aus wäßriger Dispersion erfolgt bei bevorzugtem Einsatz dual modifiziert hydro philer Polyurethane.

9. Laminat nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckstrich mit einem zusätzlichen wasserdampfdurchlässigen Finish - Deckstrich aus normal hydrophilem Polyurethan vom Polyester - bzw. Polyesterpolyether-Typ alternativ aus dual modifziert hydro philiertem Polyurethan versehen wird, wobei die Gesamtauflage der Beschichtung 70 g/m², bevorzugt 55 g/m² nicht überschreitet.

10. Laminat nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche, PUR-Deckstrich bzw. Finish, durch Auswahl von mattem bzw. supermattem Trennpapier matt gestaltet wird bzw. durch strukturiertes Trennpapier oder eine anschließende Prägung, z. B. mit Präge-Kalander, eine strukturierte Oberfläche z. B. mit Textil struktur erhält.

11. Laminat nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Finish, Deckschicht und Haftschicht gleichzeitig bzw. einer oder zwei der Schichten antimikrobiell ausgerüstet sind mit einer Wirkstoff konzentration bis max. 4%, besser 1% der jeweiligen Trockenaufla ge.