DE2740783A1

DE2740783A1 - Verfahren zum mattieren glaenzender oberflaechen von urethanpolymeren

Info

Publication number: DE2740783A1
Application number: DE19772740783
Authority: DE
Inventors: Mervin Ruth Buckwalter; Edgar William Knaub
Original assignee: Armstrong Cork Co
Current assignee: Armstrong World Industries Inc
Priority date: 1976-09-11
Filing date: 1977-09-09
Publication date: 1978-03-23
Also published as: DE2740783C3; US4073975A; DE2740783B2; GB1583174A; AU2737277A; CA1100368A; AU505107B2

Description

DA/G-K1806

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Mattieren von glänzenden Oberflächen und bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zum Mattieren von Polyurethanfilmen und -Überzügen.

Bodenbeläge, die Polyurethanfilme als Verschleißschichten aufweisen, sind auf diesem Fachgebiet relativ 3uns^e Entwicklungen. Filme aus diesen Materialien sind gekennzeichnet durch eine Kombination von Zähigkeit, Kratzfestigkeit, Begehungsbeständigkeit und hohen Glanz, der den der bisher üblichen Filme, wie der Vinyl- und Alkyd-Polymerfilme, überschreitet. Obwohl er für manche Anwendungszwecke vorteilhaft ist, hat sich doch der hohe Glanz, der den Polyurethanüberzügen und-filmen eigen ist, manchmal als störend erwiesen. Wenn beispielsweise derartige Überzüge oder Filme auf dunkel gefärbten Substraten angewendet werden, treten winzige Kratzer in der glänzenden Oberfläche auf, die in kräftig weißem Kontrast gegen den dunklen Untergrund erscheinen. Im Bestreben, den Glanz dieser Oberflächen zu dämpfen, wurden den Zubereitungen bereits Füllstoffe, wie Calciumcarbonat und Diatomeenerde zugesetzt. Im allgemeinen führen diese Füllstoffe zu einer Beeinträchtigung der physikalischen Eigenschaften der Verschleißschicht, wie der Begehungs-Abriebbeständigkeit und der Zugfestigkeit. Die Füllstoffe sind außerdem verantwortlich für eine Hemmung der Polyurethan-Bildungsreaktion, wodurch die Verarbeitungsdauer beträchtlich verlängert wird. Als Ergebnis davon sind die Wettbewerbsvorteile der Polyurethane gegenüber den bekannten, Verschleißschichten aufweisenden Bodenbelägen im wesentlichen vermindert oder völlig beseitigt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Mattieren von glänzenden Oberflächen zur Verfügung zu stellen.

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Es ist außerdem Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Glanzfreimachen oder Mattieren der Oberflächen von Polyurethanfilmen und -Überzügen zu schaffen.

Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Mattieren von Polyurethanfilmen und -Überzügen zu schaffen, bei dem mattierte Filme oder überzüge gebildet v/erden, die als Verschleißschicht auf Fußbodenbelag-Materialien und dergleichen geeignet sind.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Mattieren einer glänzenden Polyurethanoberfläche. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Verschleißschicht bzw. Gebrauchsschicht auf einem Trägermaterial ausgebildet wird, wobei eine Polyurethanbildende Zusammensetzung aufgetragen wird. Das beschichtete Trägermaterial wird dann mit Wasserdampf bei einer Temperatur unterhalb des Taupunkts des Wasserdampfes behandelt, wobei ein Film aus flüssigem Wasser auf der Oberfläche des Überzugs abgeschieden wird. Die Überzugsschicht, auf der das flüssige V/asser abgeschieden ist, wird dann bis zum Erreichen des klebefreien Zustandes gehärtet und anschließend erhöhten Temperaturen ausgesetzt, wodurch die Härtung der Polyurethan-Überzugsschicht vervollständigt wird.

Andere Gegenstände und Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend erläutert.

Nachstehend werden die Zeichnungen kurz beschrieben. Fig. 1 stellt eine mikrophotographische Draufsicht (unter einem Winkel von 45°) auf eine mattierte und gehärtete Polyurethanoberfläche gemäß der Erfindung in 100-facher Vergrößerung dar; Fig. 2 ist eine mikrophotographische Draufsicht (Winkel 45°) auf die gleiche Oberfläche wie in Fig. 1 in 300-facher Vergrößerung und

Fig. 3 ist eine mikrophotographische Schrägansicht der gleichen Oberfläche wie in Fig. 1, wobei die Oberfläche sich unter einem Winkel von 20° zu der Kamera befindet, in 300-facher Vergrößerung.

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Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Das erfindungngcmäße Verfahren umfaßt die Ausbildung eines Polymeren Überzugs oder Films auf einem Substrat, wobei dieser Überzug ein Polyurethan enthält. Der Polyurethanüberzug wird ausgebildet, indem das Reaktionsprodukt aus mindestens einem Polyol und mindestens einem Diisocyanat mit mindestens einer Verbindung, die zwei Wasserstoffatome aufweist, der Kettenverlangerung unterworfen wird, ein Substrat mit der Polymerlösung beschichtet wird und das beschichtete Substrat in einer mattierenden Umgebung gehalten wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat und der darauf befindliche Überzug oder Film auf einer Temperatur unterhalb des Taupunkts von Wasserdampf gehalten wird, so daß ein dünner Wasserfilm darauf abgelagert wird. Der Überzug oder Film, auf dem der dünne Ytasserfilm abgeschieden ist, wird dann bei einer Temperatur unterhalb von 93,3⁰C (2CO⁰F) bis zum klebefreien Zustand gehärtet. Die Härtung wird bei erhöhter Temperatur vervollständigt.

Obwohl die Überzugsschicht bei einem Feststoffgehalt von 100 % aufgebracht werden kann, ist es wünschenswert, die Feststoffe in einem geeigneten Lösungsmittel zu lösen. Wenn ein Lösungsmittel verwendet wird, so wird ein Feststoffgehalt bis zu 75 % und vorzugsweise von 40 bis 60 % angewendet.

Nachstehend wird ein vereinfachtes Fließdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben :

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Polyurethan-bildende Masse {

Beschichtung des Substrats

Beschichtetes Substrat

Halten in einer Atmosphäre mit geregelter Feuchtigkeit, wobei die Temperatur des beschichtelc-n Substrats unterhalb des Taupunkts von Wasser liegt, während einer zum Erzielen eines klebefreien Überzugs ausreichenden Zeit

Beschichtetes klebefreies Substrat mit darauf abgeschiedenem V/asser

Entfernung des Lösungsmittels und Vervollständigung der Härtung

Substrat mit mattierter Überzugsschicht J

Bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in der ersten Stufe eine Lösung von Polyurethan-bildenden Materialien in einem geeigneten Lösungsmittel hergestellt. Besonders bevorzugt als diese Polyurethan-bildenden Materialien sind Verbindungen, die bei der Reaktion zu einem Polyurethanelastomeren führen, wie es durch Umsetzung eines organischen Diisocyanate mit einem aktive Wasserstoffatome enthaltenden polymeren Material gebildet wird. Zur Herstellung der Polyurethanelastomeren-Lösung können aromatische, aliphatische und cycloaliphatische Diisocyanate oder Gemische solcher Verbindungen verwendet werden. Zu diesen Diisocyanaten gehören beispielsweise Tolylen^^-diisocyanat, Tolylen-2,6-diisocyanat, meta-Phenylendiisocyanat, Diphenylen-4,4'-diisocyanat, Methylen-bis-(4-phenylisocyanat), 4-Chlor-1,3-phenylendiisocyanat, Naphthylen-1,5-diisocyanat, Tetramethylen-1,4-diisocyanat, Hexamethylen-1,6-diisocyanat, Decamethylen-1,10-diisocyanat, Cyclohexylen-1,4-diisocyanat, Methylen-bis-(4-cyclohexylisocyanat), Tetrahydronaphthalin-diisocyanat und Isophoron-diisocyanat. Alkylendiisocyanate, d.h. Isocyanate, in denen die Isocyanatgruppen an einen aliphatischen Ring (cycloaliphatischen Ring) gebunden sind, werden bevorzugt. Im allgemeinen ergeben diese Verbindungen Überzugsmaterialien, die besonders geeignet für Bodenbeläge sind und keinerlei Vergilbungsneigung unter dem Einfluß von Luft und Licht

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zeigen.

Unter einem aktive Wasserstoffatome enthaltenden polymeren Material werden Materialien verstanden, zu denen polymere Glycole, wie Polyalkylenätherglycole und Polyester mit Hydroxy-Endgruppen gehören. Polyalkylenätherglycole sind die bevorzugten aktive Wasserstoffatome enthaltenden polymeren Materialien für die Polyurethan-bildende Masse. Die am besten geeigneten PoIyglycole haben Molekulargewichte von 300 bis 3000, vorzugsweise 400 bis 2000. Zu diesen gehören beispielsweise Polyäthylenätherglycol,'Polypropylenätherglycol, Polytetramethylenätherglycol, Polyhexamethylenätherglycol, Polyoctamethylenätherglycol, PoIynonamethylenätherglycol, Polydecamethylenätherglycol und Gemische solcher Glycole. Polyglycole, die mehrere verschiedene Reste in der Molekülkette aufweisen, wie beispielsweise die Verbindung

HO(CH₂OC₂H₄O)_nH

worin η eine ganze Zahl von mehr als 1 bedeutet, können ebenfalls verwendet werden.

Polyester, die anstelle der vorstehend aufgeführten Polyalkylenätherglycole oder in Verbindung mit diesen verwendet werden können, sind beispielsweise Polyester, die durch Umsetzung von Säuren, Estern oder Säurehalogeniden mit Glycolen gebildet worden sind.

Geeignete Glycole sind Polyalkylenglycole, wie Äthylen-, Propylen-, Tetramethylen- und Decamethylenglycole, substituierte Polymethylenglycole,wie 2,2-Dimethylen-1,3-propandiol, cyclische Glycole (cycloaliphatische Glycole), wie Cyclohexandlol, und aromatische Glycole, wie Xylylenglycol. Aliphatische Glycole werden im allgemeinen bevorzugt, wenn maximale Flexibilität des Produkts gewünscht wird. Diese Glycole werden mit aliphatischen, cycloaliphatiechen oder aromatischen Dicarbonsäuren oder deren niederen Alkylestern oder Ester-bildenden Derivaten davon umgesetzt, wobei relativ niedermolekulare Polymere gebildet werden,

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die vorzugsweise einen Schmelzpunkt von weniger als etwa 7O°C haben und beispielsweise Molekulargewichte aufweisen, die den für die Polyalkylenätherglj'cole angegebenen Molelulargewichten entsprechen. Geeignete Säuren zur Herstellung dieser Polyester sind beispielsweise Bernsteinsäure, Adipinsäure, Korksäure, Sebacinsäure, Terephthalsäure und Hexahydroterephthalsäure und die Alkyl- und Halogensubstitutionsderivate bzw. durch Wasserstoffsubstitution gebildete Derivate dieser Säuren.

Die aus den vorstehend angegebenen Glycolen und Diisocyanaten erfindungsgemäß gebildeten Polyurethane werden einer Kettenverlängerung unterworfen, vorzugsweise mit Wasser. Es ist vorteilhaft, daß das Isocyanat im Überschuß über die Glycole in einem Verhältnis von NCO : OH von mindestens 1,2 : 1 und nicht mehr als 2,2 : 1 vorliegt. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis von NCO : OH 1,7 : 1. Das Polyurethanelastornere wird besonders einfach dadurch hergestellt, indem zuerst ein molarer Überschuß des Diisocyanats mit dem aktive Wasserstoffatome enthaltenden polymeren Material vermischt wird und dann das Gemisch auf etwa 50 bis 120⁰C erhitzt wird, bis ein Vorpolymerisat gebildet worden ist.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Diisocyanat mit einem molaren Überschuß des aktive Wasserstoffatome enthaltenden polymeren Materials umgesetzt und das Reaktionsprodukt durch Umsetzung mit einem weiteren Anteil an Diisocyanat gekappt werden, wobei ein Vorpolymerisat gebildet wird. In jedem Fall ist das gebildete Vorpolymerisat aufgrund der reaktiven Isocyanatendgruppen der weiteren Härtung zugänglich. Diese Vorpolymerisate werden dann in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst oder ohne Lösungsmittel angewendet, um erfindungsgemäß die Substrate zu beschichten. Die Polyurethanbeschichtung kann außerdem in situ auf dem zu beschichtenden Substrat ausgebildet werden, indem in eines geeigneten Lösungsmittel ein Überschuß eines organischen Diisocyanats und das aktive Wasserstoffatome enthaltende polymere Material vermischt werden.

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Die Überzugsschicht kann mit Hilfe von verschiedenen, auf diesem Fachgebiet angewendeten Beschichtungsverfahren auf die Oberfläche des Substrats aufgetragen werden, wie durch Walzenbeschichten, Rakelbeschichten, Luftrakelbeschichten, Aufsprühen mit Hilfe von Luft, luftloses Aufsprühen, durch Tiefdruck oder durch Vorhangbeschichten (curtain flow coating). Die aufzutragende Menge des Polyurethan-Vorpolymeren oder der Polyurethan-bildenden Komponente wird in Abhängigkeit von dem Endverwendungszweck des gebildeten Produkts bestimmt. Erfindungsgemäß hat die Uberzugsschicht nach dem Trocknen eine Dicke von 0,1 bis 0,2 mm (4 bis 8 mils). Wenn die Dicke des getrockneten Films nicht mindestens 0,05 mm (2 mils) beträgt, kann die Zähigkeit und Beständigkeit der Verschleißoberfläche des Bodenbelags nicht erreicht werden. Wenn andererseits die Dicke 0,2 mm überschreitet, werden die bei erhöhter Temperatur ablaufenden Härtungsreaktionen gehemmt und es werden wirtschaftlich nachteilige Mengen der Verschleißschicht aufgetragen. Wenn die Dicke des Überzugs 0,1 mm o'der weniger beträgt, ist es gewöhnlich einfach, die Uberzugsschicht mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens aufzutragen und die anderen Bedingungen erfolgreich zu regeln.

Um den mattierten Polyurethanüberzug auszubilden werden die Polyurethan-bildenden Komponenten oder das Polyurethan-Vorpolymere vorzugsweise zuerst in einem flüchtigen Lösungsmittel gelöst. Da die Hauptfunktion des flüchtigen Lösungsmittels darin besteht, die Viskosität der überzugsmasse so zu vermindern, daß sie mit Hilfe der vorstehend erläuterten Methoden aufgetragen werden kann, ist die tatsächliche Art und Zusammensetzung des Lösungsmittels nicht kritisch. Das Lösungsmittel sollte Jedoch ausreichende Flüchtigkeit besitzen, damit es während des Hochtemperatur-Härtungsvorgangs leicht entfernt werden kann. Außerdem ist es wünschenswert, ein Lösungsmittel zu verwenden, welches nicht reaktiv gegenüber der Isocyanatkomponente in dem Überzug ist. Zu geeigneten Lösungsmitteln gehören aromatische Lösungsmittel, wie Benzol, Toluol und Xylol, sowie aliphatische Lösungsmittel bzw. heterocyclisch-aliphatische Lösungsmittel, wie Tetrahydrofuran,

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Methylethylketon und dergleichen. In manchen Fällen, in denen die Viskosität der Komponenten nicht kritisch ist, kann das Lösungsmittel völlig weggelassen werden.

Die Lösung der Polyurethan bildenden Materialien wird dann auf ein Substrat aufgetragen, welches für die meisten Anwendungszwekke für Bodenbeläge vorzugsweise ein Substrat aus einem Vinylpolymeren ist. Das für die Zwecke der Erfindung verwendbare tatsächliche Substrat ist jedoch nicht kritisch und dieses Substrat kann ein poröses aus Fasern bestehendes Substrat, wie aus gewebtem Köper, Drillich, Segeltuch und dergleichen, sein. In gleicher Weise können die erfindungsgemäßen Filme oder Überzugsschichten auch auf ein undurchlässiges Substrat aufgetragen werden, beispielsweise aus Glas oder rostfreiem Stahl.

Nachdem die Lösung der Polyurethan-bildenden Komponenten oder des* Polyurethan-Vorpolymerisats auf das Substrat aufgetragen worden ist, wird das beschichtete Substrat in einer Mattierungskammer einer Wasserdampf enthaltenden Atmosphäre ausgesetzt. Während die Temperatur innerhalb der BeSchichtungskammer Jede beliebige Temperatur bis zu 93,3⁰C sein kann, läßt sich die Atmosphäre in dieser Kammer so charakterisieren, daß sie eine solche relative Feuchtigkeit aufweist, daß ein dünner Film aus Wasser auf der Oberfläche der Überzugsschicht oder des Überzugsfilms abgelagert wird, wenn das den überzug oder Film enthaltende Substrat in diese Kammer eingeführt wird. Um diese Abscheidung von flüssigem Wasser aus der Umgebung der Mattlerungskammer zu erreichen, ist es erforderlich, daß das Substrat und der darauf befindliche überzug oder Film bei einer Temperatur unterhalb des Taupunkts des Wasserdampfes innerhalb der Mattierungskammer gehalten wird. Unter der hler verwendeten Bezeichnung "Taupunkt" soll die Temperatur verstanden werden, unterhalb der die Verflüssigung von Wasserdampf aus der Kammer auf dem Substrat auftritt, d.h., der Taupunkt ist die Temperatur, bei der eine Luftprobe eine Feuchtigkeit von 100 % aufweist. Wenn somit die Mattierungskammer eine relative Feuchtigkeit von 100 % aufweist, und die auf dem

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Substrat angeordnete Polyurethan-bildende Überzugsschicht eine Temperatur von 24⁰C hat, so wird aus der Atmosphäre der Kammer ein dünner Film von Wasserdampf kondensiert. Wenn die Mattierungskammer eine relative Feuchtigkeit von 80 % aufweist, so ist es in entsprechender Weise erforderlich, das Substrat bei einer Temperatur von etwa 11,1⁰C zu halten, um Wasserdampf als Flüssigkeit auf der Überzugsschicht zu kondensieren (die Differzenz zwischen der Temperatur des trockenen Kolbens und des feuchten Kolbens, gemessen am Hygrometer von 2°C). Der Zusammenhang zwischen der Feuchtigkeit und dem Taupunkt und den Ablesewerten am feuchten und trockenen Kolben ist auf. dem Fachgebiet gut bekannt und laßt sich in detaillierter Weise in jedem Standardlehrbuch finden, wie beispielsweise in "Lange's Handbook of Chemistry".

Der Polyurethan-bildende Film oder Überzug wird mit dem darauf abgeschiedenen flüssigen Wasser ausreichend lange in der Mattierungskammer gelassen, so daß ein Härtungsgrad erzielt wird, der als "klebefrei" definiert ist. Unter "klebefrei" wird berührungstrocken verstanden, d.h. ein Film, der keine Klebrigkeit zeigt.

Sobald der klebefreie Zustand eingetreten ist, werden in die Oberfläche des Überzugs oder Films Fehler eingeführt, die zu einer Verminderung des Glanzes dieses Films oder dieser Oberfläche führen. Diese Fehler sind in den Figuren dargestellt. Die Figuren sind Photographien der mattierten Oberflächen gemäß der Erfindung, die mit einem Scanning-Elektronenmikroskop aufgenommen worden sind (JOEL Model JSM U3), wobei eine Beschleunigungsspannung von 25 KV angewendet wurde.

Fig. 1 ist eine Gesamt-Draufsieht der mattierten und gehärteten Polyurethanoberfläche, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gebildet wird. Diese Aufnahme wurde mit dem Scanning-Elektronenmikroskop bei 100-facher Vergrößerung aufgenonunen. Die Form der mattierten Oberfläche ist deutlicher in Fig. 2 zu sehen, welche die gleiche Oberfläche wie in Fig. 1, jedoch in 300-facher Vergrößerung darstellt. Was in der in Fig. 1 gezeigten Oberfläche

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als Blasen erscheint, sind ersichtlich winzige, etwa kreisförmige Einbuchtungen und diese Einbuchtungen brechen auffallende Lichtstrahlen, die auf die Oberfläche treffen, so daß insgesamt ein Mattierungseffekt erzielt wird. Der Glanz-Ablesewert dieser Oberfläche wurde zu etwa 30 gemessen (wie in den nachstehenden Beispielen diskutiert ist). Eine weitere Prüfung der mattierten Oberfläche ist in Fig. 3 gezeigt, in der die in den ersten beiden Figuren dargestellte Probe unter einem Winkel von 20° mit dein Scanning-Elektronenmikroskop betrachtet wird. Das weiße flockenartige Material stellt einen Querschnitt der als Substrat vorliegenden Trägerbahn dar. Der gehärtete PolyurethanUberzug, der auf der Trägerbahn liegt, ist im Querschnitt als schwarzes Band mit einer deutlich sichtbaren mattierten oberen Fläche gezeigt, v/obei die mattierte obere Fläche mit zahlreichen winzigen Einbuchtungen in der Oberfläche der Oberschicht deutlich sichtbar ist. In Abhängigkeit von der Verweildauer in der Mattierungskammer und der Temperatur dieser Kammer kann die Tiefe und Häufigkeit dieser Einbuchtungen und somit der Glanz des endgültig erhaltenen Polyurethanüberzugs kontrolliert werden. Die in Fig. 3 gezeigte Oberfläche mit einem geschätzten Glanz von 30 hat eine durchschnittliche Tiefe der Einbuchtungen von 3 Mikron und stellt die maximale Einbuchtung dar, die bei dem Mattierungsverfahren erreicht wire Diese Probe entsprach dem später erläuterten Beispiel 1. Während die Temperaturen und die Feuchtigkeit in der Mattierungskammer beträchtlich variiert werden können, solange sich der zu mattierende Überzug bei dieser Feuchtigkeit und Temperatur unterhalb des Taupunkts befindet, ist es jedoch wichtig, Temperaturen von im wesentlichen mehr als 93,3°C nicht zu überschreiten. Bei einer Temperatur der Mattierungskammer von mehr als 93»3⁰C wird bei diesen polymeren Systemen nur sehr geringe Mattierung beobachtet. Es können zwar Temperaturen unter etwa 15,6°C (60⁰F) angewendet werden, diese werden jedoch nicht bevorzugt, da eine ungeeignete Dauer innerhalb der Kammer erforderlich ist, um den klebefreien Zustand zu erreichen. Wenn das Substrat (Trägermaterial) und der darauf aufgetragene Überzug bei Temperaturen von 15,6 bis 65,6 C

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(60° bis 15O⁰F) gehalten v/erden, so werden Temperaturen der Mattierungskammer von 21,1 bis 93,3⁰C (70 bis 200⁰F) bei relativen Feuchtigkeiten von 70 bis 95 % bevorzugt. Unter diesen Bedingungen wird eine geeignete Mattierung in einer geringen Dauer von 1 Minute bis 2h Stunden erreicht.

Die beiliegende Fig. 4 zeigt die gleiche Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Schichtstoffes, wie sie in Fig. 3 photographisch dargestellt ist. Wie aus der Figur hervorgeht, ist der als untere Schicht gezeigte Träger mit einer Polyurethanschicht überzogen, deren Oberflüche kleine Vertiefungen aufweist.

Wenn das beschichtete Substrat die Mattierungskammer verläßt, ist es nur bis zum klebefreien Zustand gehärtet worden und stellt ohne eine anschließende Behandlung keine geeignete Verschleißschicht für ein Fußbodenbelagmaterial dar. Die Endstufe des Verfahrens besteht dann darin, aus der partiell gehärteten, klebefreien mattierten Oberfläche Lösungsmittel zu entfernen, falls ein solches verwendet worden ist, und die Überzugsschicht vollständig zu härten. Zwar kann dieses endgültige Härten bei Umgebungstemperaturen durchgeführt werden, es wird jedoch bevorzugt, das beschichtete Substrat in eine Härtungskammer zu bringen, um das endgültige Produkt rasch zu härten und auszubilden. In der Härtungskammer werden sowohl die Kettenverlängerung, als auch die Vernetzung der Polyurethan-bildenden Komponenten durchgeführt. Wenn beispielsweise polyfunktionelle Komponenten bzw. Bestandteile vorliegen, so führen die Vernetzung und die Kettenverlängerung zu kautschukartigen Materialien. Bei bifunktionellen Bestandteilen herrscht die Kettenverlängerung vor. Diese Reaktionen von Diisocyanaten und Polyolen sind auf dem Fachgebiet gut bekannt. Es hat sich gezeigt, daß Temperaturen bis zu 176,7°C (35O⁰F) für dieses rasche Härten in der Härtungskammer vorteilhaft sind.

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Es ist zu betonen, daß lediglich mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens eine zufriedenstellende mattierte Oberfläche erhalten wird. So führt beispielsweise das Aufsprühen von flüssigem Wasser auf den nicht gehärteten überzug zu gehärteten Überzügen mit rauhem Oberflächencharakter, die Löcher und Poren aufweisen. Wenn das mit der Polyurethan-bildenden Lösung überzogene Substrat

in Wasser eingetaucht und gehärtet wird, so zeigen die gebildeten polymeren überzüge häufig Krater und enthalten Blasen·

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ermöglicht, feste, flexible und mattierte Überzugsschichten abzulagern, die frei von sichtbaren Poren sind und die nicht merklich Begehungsschmutz und dergleichen aufnehmen. Diese Filme können nicht nur für Fußbodenbelagmaterialien, wie Polyvinyl- und Holzüberzüge angewendet werden, sondern können auch Anwendung als Lederersatzmaterial für Polster, Gepäck, Handtaschen, Handschuhe, Schuhe und Kleidung finden.

Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele erläutert, ohne daß sie dadurch beschränkt sein soll. Die Teile sind Gewichtsteile, wenn nichts anderes ausgesagt ist.

In den nachstehenden Tabellen 1 und 2 sind die Rezepturen der Polyurethan-bildenden Massen und die Mattierung, die bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht wird, angegeben.

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TABELLE 1

Bestandteil, ungefähres

Äquivalentgewicht^a 12 3 4 5 6 7

4,4'-Dicyclohexylmethan-diiso-

cyanat, 131 1,95 1,72 1,95

Isophoron-diisocyanat, 111 - - - 2,0 -

»Desmodier N, 196 - 0,38 0,28 ο

^2,4-Toluoldiisocyanat, 87 - - - - - -1,5

ro Polypropylenoxidtriol, 239 0,55 0,50 0,50 -' 0,741

° Polypropylenoxidtriol, 870 - - - - -0,23

JjPolypropylenoxiddiol, 217 0,22 0,25

Polypropylenoxiddiol, 387 0,23 - - - - - 0,131

Polyäthylenoxiddiol, 200 - 0,25 -

Polycaprolactondiol, 300 - - - 1,0 -

Polycaprolactondiol, 180 - - 0,50

% Feststoffe (Xylol als Lösungsmittel) 45 50 42 45 75 60 45

Viskosität, CP 286 120 110 80 - - - °, Glanz

45	50	42	45
286	120	110	80
24	100+^d	9	100+^d

Alle Beispiele enthalten 0,1 % Ionol als Stabilisator und 0,1 %

Dibutylzinndilaurat.

Ein Triisocyanat-Kondensatloncprodukt aus 3 Mol 1,6-Hexamethylendiisocyanat mit 1 Hol Wasser (Mobay Chemical Company).

0,15 mm (6mil)-Filme auf Glas bei 23,9°C (75⁰F) v/ährend 30 Minuten in Luft, vor dem Einbringen in die Mattierungskammer während 8 Stunden. Mattierungckammer bei 37,8°C (100⁰F) und 80 % R.F. Messungen mit einem Glanzmessgerät Gardner Portable 60° Glossmeter, Skala 0 - 100. Endgültige Härtung in einem elektrischen Ofen bei 176,7°C (35O⁰F).

Im wesentlichen glänzende Oberfläche. Diese Werte überstiegen die Kapazität des Glanzmessgeräts. Diese Proben waren nach 8 Stunden in der Mattierungskammer immer noch klebrig.

TABELLE 2

Q	Zeit bei Raumtemperatur	3	Glanz	7
(Minuten)	29	Beispiel	44
3	9	5
30	A	6
60	9	6
90	20	15
12C	51	50
150	100+	90
180	_	100+
200

^a Die Proben wurden in die Mattierungskammer gegeben und 8 Stunden bei 37,8°C und 80 % R.F. gehalten, nachdem sie wie vorstehend angegeben der Luft ausgesetzt worden waren. Die endgültige Härtung erfolgte in einem elektrischen Ofen bei 176,7°C.

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Claims

SCHIFr ν. FÜNER STREHL SCHÜBE L-HO PF EBBINGHAUS FINCK MARlAHlLf-PLATZ 2 & 3, MÖNCHEN OO POSfADRESSE: POSITACH 05 OI GO, D-BOOO MÜNCHEN 35 KARl LUDWIQ SCHIFF DIPl.. CHEM. DR. ALEXANDrR. v. FÜNER DIFJL. INO. PEiTER STREHL DIPL. CHIiM. DR. URSULA SCHÜDEL-HOPF DIPL. ING. DItTHR EÜGINQHAUS DR. ING. DIETtR FINCK TFLEFON (Ο89Ϊ 4Θ2Ο64 TELEX ti-23 665 AURO D Me auromarcpat München ARMSTRONG CORK COMPANY DA/G-K1806 Verfahren zum Mattieren glänzender Oberflächen von Urethanpolymeren PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung eines Schichtstoffes, der eine Trägerschicht und eine darauf angeordnete Polyurethan-Überzugsschicht mit mattierter Oberfläche aufweist, bei dem

(a) auf ein Trägermaterial eine Überzugsschicht aus einer Lösung einer härtbaren Polyurethan-bildenden Masse, gegebenenfalls in einem Verdünnungsmittel, welches ein Losungsmittel für die Polyurethan-bildende Masse darstellt, aufgetragen wird, dadurch gekennzeichnet , daß

(b) das überzogene Trägermaterial mit Wasserdampf bei einer Temperatur bis 93,3°C behandelt wird, während sich das Trägerma-

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ORIGINAL INSPECTED

terial bei einer Temperatur unterhalb des Taupunkts des Wasserdampfes befindet, wobei ein dünner Film aus flüssigem Wasser auf der Oberfläche der Überzugsschicht abgeschieden wird,

(c) die Überzugsschicht mit dem darauf abgeschiedenen dünnen Wasserfilm teilweise bis zum klebefreien Zustand gehärtet wird und

(d) die Härtung der Polyurethan-bildenden Masse vervollständigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyurethan-bildende Masse das Reaktionsprodukt aus mindestens einem cycloaliphatischen Diisocyanat und mindestens einem Polyol, das ein Polyalkylenätherpolyol mit einem Molekulargewicht von 300 bis 5000 oder ein Polyesterpolyol mit einem Schmelzpunkt von weniger als 70 C darstellt, mit einem Verhältnis NCO : OH von 1,2 : 1 bis 2,2 : 1 verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Trägermaterial bei einer Temperatur von 15f6 bis 65,6⁰C gehalten wird und der verwendete Wasserdampf eine Temperatur von 21,1 bis 22,3⁰C hat.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial während einer Dauer von 1 Minute bis 24 Stunden bei der angegebenen Temperatur gehalten wird.

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5. Schichtstoff, der eine Trägerschicht und eine auf dieser angeordnete Polyurethanschicht mit mattierter Oberfläche, deren Oberfläche Einbuchtungen einer Größe bis etwa 3 Mikron aufweist, enthält, der mit Hilfe eines Verfahrens gebildet worden 1st, bei dem

(a) auf ein Trägermaterial eine Überzugsschicht aus einer Lösung einer härtbaren Polyurethan-bildenden Masse, gegebenenfalls in einem Verdünnungsmittel, welches ein Lösungsmittel für die Polyurethan-bildende Masse darstellt, aufgetragen wird, dadurch gekennzeichnet , daß

(b) das überzogene Trägermaterial mit Wasserdampf bei einer Temperatur bis 93»3 C behandelt wurde,während sich das Trägermaterial bei einer Temperatur unterhalb des Taupunkts des Wasserdampfes befand, wobei ein dünner Film aus flüssigem Wasser auf der Oberfläche der Überzugsschicht abgeschieden worden ist,

(c) die überzugsschicht mit dem darauf abgeschiedenen dünnen Wasserfilm teilweise bis zum klebefreien Zustand gehärtet worden ist und

(d) die Härtung der Polyurethan-bildenden Masse vervollständigt worden ist.

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