DE2520847C2 - Verfahren zum Beflocken von hitzeempfindlichen Unterlagen mit textilen Fasern unter Aushärtung der Kleberschicht mittels Elektronenstrahlen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beflocken von hitzeempfindlichen Unterlagen aus Kunststoff-, Faser-, Holz- oder Papiermaterialien mit textlien Fasern durch Auftragen einer Kleberschicht, nachfolgendem Beflocken und Aushärten des Klebers mittels Elektronenstrahlung.

Aus der US-PS 38 09 569 ist ein Verfahren zum Aushärten einer auf ein Polyolefinsubstrat aufgebrachten Vinylharzschicht durch Einwirkung von Elektronenstrahlung einer Energie von 100 bis 500 keV bekanntgeworden. Hierbei werden ausgewählte Akrylate mit einem ungesättigten Vinylbindemittel vernetzt

Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, Fasern in Flockenform oder ähnliche Gewebeteilchen an einem hitzeempfindlichen Flachmaterial oder einer Unterlage aus Tuch, Papier, Holz, Kunststoff od. dgl. mit einer außerordentlich dünnen Schicht von Klebemitteln — in der Größenordnung von wenigen hundertstel Millimetern — zu befestigen, und zwar durch Aushärtung mittels Elektronenbestrahlung, ohne irgendwelche Schäden an den aufgeflockten Teilchen oder der Unterlage zu verursachen.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs erwähnten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in einer Dicke von mehreren hundertstel Millimeter aufgetragene, Acrylepoxid, Epoxyester, Acryllatex oder Urethan enthaltende Kleberschicht gemeinsam mit der aufgeflockten Faserschicht, deren Dicke 2 bis 50 mal so groß ist wie die der Kleberschicht, eine Aushärtungszone mit einer Geschwindigkeit von 20—80 m/min durchläuft und dort durch Einwirkung einer Bestrahlungsdosis von 2 Mrad ± 50% einer Energie von 150 keV ± 30% ausgehärtet wird.

Als besonders vorteilhaft erweist sich dabei das breite Anwendungsfeld des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere, was die Anzahl der verwendbaren Materialien anbetrifft Die Erfindung umfaßt einschließlich ihrer günstigen Ausgestaltungen ein Verfahren zum Aushärten von Textilmaterial, wie beispielsweise Fasern, und der verbindenden Klebemittelschicht, die auf einer hitzeempfindlichen Unterlage angeordnet sind, deren Eigenschaften den Grad der angewendeten thermischen Aushärtung — und entsprechend die Aushärtungsgeschwindigkeit — begrenzen. Dabei wird eine durch Elektronenbestrahlung aushärtbare Klebemittelschicht auf die hitzeempfindliche Unterlage aufgetragen und da? Fasermaterial auf die Klebemiitelschicht aufgeflockt Diese Anordnung, bestehend aus Unterlage und durch Klebemittel befestigtem Fasermaterial, wird durch eine vorbestimmte Zone geführt, in dfc-n Elektronenstrahlenergie auf das Fasennaterial und durch dieses hindurch auch auf die Klebemittelschicht gerichtet ist, wobei der Elektronenstrahl so ausgerichtet ist, daß er eine Strahlendosis von 2 Megarad ± 50% mit einer Energie in der Größenordnung von 150 keV + 30% erzeugt Die Durchtrittsgeschwindigkeit der Anordnung durch die Aushärtungszone liegt vorzugsweise in der Größenordnung von 20 bis 80 m/min, um das Klebemittel ohne Beeinträchtigung der hitzeempfindlichen Unterlage auszuhärten. Bei einem Behandlungspegel von 2 Megarad wird eine Energie von weniger als 5 cal/m² an die Oberfläche der Klebemittelschicht abgegeben. Unter der Annahme, daß die spezifische Wärme des Klebemittels 0,3 beträgt, ist während des Aushärtungs-Vorganges lediglich eine Temperaturerhöhung um 10 bis 15° C zu erwarten, wobei die Werte für die Unterlage noch weitaus geringer sind, weil diese fast keine Energie direkt erhält und ihre thermische Kapazität weitaus größer ist als die des Klebemittels.

Die Erfindung soll im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden, wobei auf eine Zeichnung verzichtet werden kann, da die Verfahrensschritte klar ersichtlich und die verwendeten Einrichtungen im wesentlichen bekannt sind.

Der Erfindung liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, daß, wenn ein Elektronenstrahl mit einer Einrichtung, wie sie beispielsweise in den US-PS 37 69 600 und 37 45 396 beschrieben ist, erzeugt und so ausgerichtet wird, daß er seine Energie in einer vorgegebenen Zone auf ein Textilmaterial, wie beispielsweise Fasern, und durch dieses hindurch auf ein durch Elektronenbestrahlung aushärtbares Klebemittel, das die ^pasern auf einer hitzeempfindlichen Unterlage festhält, abstrahlt und die Elektronendosis auf 2 Megarad ± 50%, die Elektronenenergie auf 150keV±30% begrenzt ist und die Bandgeschwindigkeit beim Durchlaufen der vorgegebenen Zone vorzugsweise bei 20 bis 80 m/min liegt, eine schnelle und effektive Aushärtung des Klebemittels bei gleichzeitiger Befestigung der Fasern erreicht werden kann, ohne daß die hitzeempfindliche Unterlage in irgendeiner Weise beeinträchtigt wird. Das gilt insbesondere für einen Abstand zwischen Elektronenfenster und zu bestrahlenden Gegenständen von 2 cm ± 20%.

Das dargestellte Verfahren enthält not η eine Reihe weiterer äußerst vorteilhafter Möglichkeiten. Besonders wichtig kann dabei die Verwendung einer die gerichtete Elektronenenergie nicht in abtastender Weise liefernde Quelle sein, wobei die Elektronenrichtung senkrecht zu der mit dem Textilmaterial versehenen Oberfläche gerichtet sein muß, so daß die Trajektorien bei mit senkrechtstehenden Fasern beflockter Oberfläche parallel zu diesen verlaufen. Dadurch wird der von den Fasern durch Absorption verursachte Energieverlust zu einem Minimum gemacht. Eine derartige Geometrie läßt sich bei der Verwendung anderer Energiequellen, wie sie beispielsweise in den US-PS 30 13 154 und 36 60 217 be schrieben sind, nicht erreiche^ da hier einerseits der schräge Einfall der Elektronen auf das durchlässige Fenster und andererseits die Dicke des verwendeten Fensters zu sehr großen Streuwinkeln bei der Elektronenverteilung führen. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ergibt sich in Verbindung mit der aus der US-PS

37 80 308 bekannten Lehre, nach der die hohe Bremsenergie von niederenergetischen Elektronen in der Größenordnung von 100 bis 150 keV nutzbar gemacht wird, um die Aushärtungswirkung bei einem gegebenen Härterverhältnis zu beschleunigen (mit »Aushärtungswirkung« ist dabei der Übergang und die Nutzung der absorbierten kinetischen Energie im Klebemittelfilm gemeint). Darüber hinaus ist es nur mit diesen niederenergetischen Elektronen möglich, bei den in der Beflokkungsindustrie üblicherweise benutzten Klebemittelfilmstärken von 25 bis 150 μτη (für 0,5 bis 2,5 mm Faserlänge der Flocken), den Durchgang des Aushärtungsvorgangs durch das Klebemittel zu der empfindlichen Unterlage hin ausreichend genau zu kontrollieren.

Es wurde gefunden, daß bei einer 0,2032 mm starken hitzeempfindlichen Vinylfolienunterlage, die mit Acrylepoxidkleber mit einer Schichtdicke von ungefähr 0,1 mm messerbeschichtet ist und auf welche Nylonflokkenfasern von 1,25 mm Länge in konventioneller Weise aufgeflockt sind, eine ausreichende Klebemittel- und Faseraushärtung erreicht wird bei einer Vorschubgeschwindigkeit des Bandes von 60 m/min unter Verwendung einer Bestrahlungseinrichtung der Anmelderin, wie sie beispielsweise in Nablo, S. V. et al, (»Electron Beam Processor Technology«, Nonpolluting Coatings and Coating Processes, 179—193, ed J.L. Gardon and J.W. Prane, Plenum Press, New York, 1972) beschrieben ist Die Einrichtung wird dabei auf eine Strahlungsdosis von 2 Megarad bei einer Elektronenenergie von 150 keV eingestellt Parallele Untersuchungen mit demselben System sind mit einer Bandgeschwindigkeit von 30 m/min bei einem Behandlungspegel von 3 Megarad durchgeführt worden. Auf diese Weise sind Aushärtungen durchführbar, bei denen die Dicke des Beflockungsmaterials eine Größenordnung aufweist, die das zweibis fünfzigfache der Dicke der Klebemittelschicht beträgt, was für Faserlängen bis zu 4,5 mm realisiert wurde. Ähnliche Ergebnisse wurden auch für ein auf der Oberfläche einer 0,127 mm starken Vinyltapete aufgetragenes Urethanklebemittel erzielt, wobei ein druckempfindliches Klebemittel und ein Schutzpapier ^bereits vorher auf der gegenüberliegenden Oberfläche aufgebracht worden waren. In beiden genannten Beispielen waren die Abriebsfestigkeit und der Widerstand gegen Ablösen der mit Faserflocken versehenen Oberfläche wenigstens um den Faktor 3 bis 5 besser als es mit konventionellem thermisch ausgehärteten Epoxid-oder Acryl-Latexemulsionen als Klebemitteln erreicht werden konnte.

Ein weiteres Beispiel einer ähnlich erfolgreichen KJebemittel-Beflockungsaushärtung wurde mit denselben Einrichtungen und Einstellungen bei tempe.*aturempfindlichen Styrolunterlagen erzielt, wobei Styrolfoiien mit einer Stärke von bis zu 2,54 mm verwendet wurden. Sowohl Holz- und Papierunterlagen als auch eiiie Anzahl von Folien- und Schaumpolyäthylenen sowie -polyurethanen und auch verschiedene tapetenartige Papier-Folien-Laminaten wurden mit einer nach dem erfmdungsgemäßen Verfahren vorgenommenen elektronenstrahlausgehärteten Klebemittel-Faserflokken-Beschichtung versehen. Auch andere Acryllatexe und sowohl aromatische als auch aliphatische Urethane, Epoxidester und andere Beflockungsmaterialien, wie beispielsweise Rayon und Polyester, konnten verwendet werden, wobei jeweils die Strahlendosen, die Energien und die Bandvorschubgeschwindigkeiten in den vorgenannten Grenzen lagen. Bei höheren oder niedrigeren Strahlendosen trat ein Verspröden wegen der Überdosierung bzw. ein schlechter Klebeeffekt wegen ,Unterdosierung auf, während bei höheren und niedrigeren Energiepegeln eine Überdosierung in bezug auf die labile Unterlag-; bzw. eine Unterdosierung hinsichtlich des Klebemittels eintrat

Weiterhin wurden beispielsweise Baumwolle und gewirktes Nylongarn oder zu ummantelndes Kernmaterial zum Aufbringen von Textilmaterial mit Urethan- und Acrylepoxidklebemitteln überzogen und mittels einer bekannten, elektrostatisch arbeitenden Gleichstrombeflockungseinrichtung mit Nylonfasern von 1 mm Länge versehen. Das beflockte Klebemittel wurde anschließend bei einem einzigen Durchlauf durch die weiter oben genannte Bestrahlungseinrichtung bei einer Strahlendosis von ungefähr 2 Megarad bei 150 keV und bei einer Bandgeschwindigkeit von ungefähr 60 m/min ausgehärtet. Die Behandlung wurde durch die Einrichtung einseitig vorgenommen mit voller Aushärtung ungefähr am Rande des Kerngarns, bewirkt durch die Elektronen, die von der Trägeroberfläche, über die das Garn gespannt war, unterhalb des Fensters für den Elektronenstrahl der Einrichtung reflektiert wurden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist für alle Arten der Beschichtung von hitzeempfindlichen Unterlagen mit Textilmaterial geeignet, wobei es sich gleichermaßen um gesponnene, gewebte oder faserförmig aufgebrachte Materialien zur Verblendung der Oberfläche handeln kann.

Claims (1)

1. Patentansprach:

   Verfahren zum Beflocken von hitzeempfindlichen Unterlagen aus Kunststoff-, Faser-, Holz- oder Papiermaterialien mit textlien Fasern durch Auftragen einer Kleberschicht, nachfolgendem Beflocken und Aushärten des Klebers mittels Elektronenstrahlung, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer Dicke von mehreren hundertstel Millimeter aufgetragene, Acrylepoxid, Epoxyester, Acryllatex oder Urethan enthaltende Kleberschicht gemeinsam mit der aufgeflockten Faserschicht, deren Dicke 2 bis 50 mal so groß ist wie die der Kleberschicht, eine Aushärtungszone mit einer Geschwindigkeit von 20—80 m/min durchläuft und dort durch Einwirkung einer Bestrahlungsdosis von 2 Mrad ± 50% einer Energie von 150 keV ± 30% ausgehärtet wird.