DE2756671C2 - Wasserdampfaufnahmefähiges und wasserdampfdurchlässiges Flächengebilde aus Polyurethan und ein Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Wasserdampfaufnahmefähiges und wasserdampfdurchlässiges Flächengebilde aus Polyurethan und ein Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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- DE2756671C2 DE2756671C2 DE2756671A DE2756671A DE2756671C2 DE 2756671 C2 DE2756671 C2 DE 2756671C2 DE 2756671 A DE2756671 A DE 2756671A DE 2756671 A DE2756671 A DE 2756671A DE 2756671 C2 DE2756671 C2 DE 2756671C2
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Description
Die Erfindung betrifft ein in der Wasserdampfaufnahmefähigkeit
und -durchlässigkeit verbessertes Flächengebilde aus Polyurethan und Verfahren zur Herstellung
dieser Flächengebilde.
Derartige Flächengebilde werden auf verschiedenen technischen Gebieten angewandt, dazu zählen z,B. die
Verwendung als Lederersatz (Syntheseleder) für Schuhobermaterial, Täschnerwaren, Polsterbezüge und Oberbekleidung
(Leder- und Allwetterkleidung). Verfahren zur Herstellung solcher Flächengebilde, die als selbsttragende
Folien oder meist als mehrschichtige (z, B. aus
1. Einarbeitung löslicher Materialien in das Polyurethan
oder seine Reaktionsvorstufen, Herstellung einer Folie oder einer Beschichtung aus dem
Gemisch meist durch Verstreichen und Lösemittel-Extraktion des fertigen Flächengebildes Problematisch
ist bei diesem Verfahren vor allem der Auswaschvorgang und die damit verbundene Handhabung großer Lösemittelmengen.
Z Einarbeitung von Füllstoffen und damit Beeinflussung der Porenstruktur, aber auch der H>drophilie
des Polymere je nach Füllstoffcharakter.
3. Auftragen einer flüssigen Polyurethan enthaltenden Lösung und Koagulierenlassen der Polymerenschicht,
um eine mikroporöse Schicht zu erzielen.
4. Gezielter Einsatz bestimmter Ausgangsstoffe zur Herstellung des Polyurethanfilms bzw. der -schicht,
d. h. beispielsweise der Einsatz von Polyolen. Diisocyanaten oder Kettenverlängerungsmitteln
mit bestimmten physikalisch-chemischen Eigenschaften.
In der FR-PS 14 62 597 wird ein Verfahren /ur Herstellung eines Überz-igs a. ' eine faserförmige
Unterlage beschrieben. Das dafür verwendete Überzugsmaterial ist ein Gemisch ir. Form einer wäßrigen
Dispersion aus einem filmbildenden Polymeren (z. B. einem Polyurethan), Tröpfchen eines organischen
Lösemittels und einem Modifizierer zur Verbesserung der mechanischen Beständigkeit der Mischung. Als
Modifizierer werden wasserlösliche Methylcellulose und lösliches Kasein genannt.
Ein Verfahren zur Herstellung eines offenporigen, gasdurchlässigen Flächengebildes aus Elastomeren,
insbesondere aus linearen Polyurethanen, wird in der DE-AS 19 57 889 beschrieben. Dabei werden Elastomerlösungen
verwendet, die zur Porenbildung die Kombination zweier aktivierender Gele enthalten, die
je aus quellfähigen, feinpulvrigen Mineralien bestehen. Als mineralische Gelbildner werden Kieselsäure-Aerosole,
Kieselsäure-Gele und Bentonite verwenden
Aus der GB-PS 14 14 961 ist ein Verfahren zur
Herstellung eines wasserdampfdurchlässigen Polyurethan-Überzugs bekannt Fein verteilt werden in der für
diesen Überzug verwendeten Mischung aus einem Polyol Und einem Polyisocyanat solche festen Substanzen
eingearbeitet, die in Wasser oder einem organischen Lösemittel löslich sind. Diese fein verteilten Substanzen
werden in einem Lösemiltel-Extraktionsschfitt wiedef
aus dem polymerisierten Überzug herausgeholt, bevorzugt ist diese Substanz NaCl, aber auch andere Salze wie
NaiSOj und MgSQ* werden aufgeführt.
Aus der DE-OS 23 64 628 ist ein hydrophiliertes Gebilde aus einem faser- und folienbildenden, wasserunlöslichen
Polymeren bekannt, das Teilchen aus modifiziertem Celluloseether aufweist. Als Polymere sind die ί
folgenden genannt: regenerierte Cellulose (Cellulosehydrat), Celluloseacetat, Polyalkylen, Alkylcellulose, Polyacrylnitril,
Polyamid und Polyester. Die modifizierten Celluloseether sind solche, deren bloßer Veretherungsgrad
zu wasserlöslichen Celluloseethern führen würde und die derart modifiziert sind, daß sie mindestens zum
größten Teil wasserunlöslich geworden, aber zur Wasseraufnahme befähigt geblieben sind. Das hydrophilierte
Gebilde weist die Teilchen aus modifiziertem Celluloseether in seiner polymeren Masse gleichmäßig
verteilt oder eine mit den Teilchen bedeckte Oberfläche auf. Als technische Anwendungsgebiete für derartig
hergestellte Folien werden die Verwendung als Ionenaustauscher oder als Dialyse- oder Osmose-Membranen
abgeführt
In der DE-AS 1 1 09 364 wird ein Verfahren zur Herstellung von feuchtigkeitsaufnehmenden, elastischen,
in Wasser unbeständigen Polyurethan-Schaumstoffen für hygienische Artikel beschrieben bei dem
man bei der Polyurethanbildung Kohlenhydrate und/oder in Wasser quellende Füll- und Verdickungsmittel
zusetzt Konkret genannt werden: Zellstoff- und Baumwollfasern, Zellstoff-Mikrofasern und Rohrzucker.
Aus der DE-OS 18 08 874 ist ein geschmeidiger und hydrophiler Polyurethan-Schaumstoff bekannt, der ca. 5
bis 30 Gew.-% von mindestens einem wasserunlöslichen Carboxymethylcellulosesalz enthält Dieses wasserunlösliche
Salz wird entweder vor Herstellung des PU-Schaumes oder während oder nach seiner Herstellung
in der Masse erzeugt, ist aber in allen Fällen ein Salz, dessen mit Carboxymethylgruppen veretherte
Polysaccharidketten durch polyvaleiite Metall-Kationen
vernetzt wurden. Die eingesetzten Salze führen jedoch noch nicht zu für die Praxis ausreichend
hydrophilierten Schaumstoffen. w
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber lern Stand der Technik verbessertes
wasserdampfaufnahm'jfähiges und durchlässiges Flächengebilde
auf der Basis von Polyurethanen vorzuschlagen.
Die Erfindung geht aus von dem im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Flächengebilde. Das
erfindungsgemäße Flächengebilde ist dann durch die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs aufgeführten
Merkmale gekennzeichnet.
Unter quellfähigen Stärke- oder Celluloseethern sind solche zu verstehen, die in wäßrigen Flüssigkeiten,
insbesondere mit mehr als 50 Gew.-% Wassergehalt, oder durch anderweitig mit ihnen in Kontakt tretende
Wassermoleküle (z. B. Wasserdampf) verursacht, quellen. Unter dem Begriff »gleichmäßig eingearbeitet« ist
dabei eine statistische Verteilung zu verstehen. Die Teilchen haben zweckmäßig eine Größe von S 250 μπι,
bevorzugt von ί|150μΓη und liegen im allgemeinen in
pulvriger oder fasriger Form vor.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Flächengebilde etwa 10 bis 30 Gew.-% an Zusatz.
Als quellfähige, modifizierte Stärke- oder Celluloseether sind für den Zusatz in den erfindungsgemäßen
Flächengebilden beispielsweise die lobenden geeignet:
Saugfähige Carboxymethylcellulosefasern, die zur
Verwendung in Fasermaterialien für die Absorption und Retention wäßriger Lösungen geeignet und im wesentlichen
wasserunlöslich sind nach der US-PS 35 89 364 ( = DE-vyS 19 12 74C): derartige Fasern bestehen aus
naßvernetzten Fasern von wasserlöslichen Salzen der Carboxymethylcellulose mit einem D. S. von etwa 0,4 bis
1,6 und weisen die ursprüngliche Faserstruktur auf. Als Vernetzungsmittel werden bevorzugt etwa 3—10
Gew.-% Epichlorhjdrin eingesetzt.
Chemisch vernetzte, quellfähige Celluloseether nach der US-PS 39 36 441 ( = DE-OS 23 57 079): diese
vernetzten Celluloseether, insbesondere aus Carboxymethylcellulose,
Carboxymethyl-hydroxyethylcellulose. Hydroxyethylcellulose oder Methyl-hydroxyethylcellulose
werden so hergestellt, daß die an sich wasserlöslichen Ether in alkalischem Reaktionsmediuni mit einem
Vernetzungsmittel umgesetzt werden, dessen funktioneile Gruppen
die Acrylamidogruppe
CH2=CH-C-N-
- -N = C-oder
die Chlor-a.iomethi.igruppe
die Allyloxy-azomethingiüppe —N = C — Ö — CH2—CH=CH2
sind oder das Dichloressigsäure oder Phosphoroxychlorid
ist.
Chemisch vernetzte, quellfähige Celluloseether nach der DE-OS 25 19 927; diese vernetzten Celluloseether
werden so hergestellt, daß die an sich wasserlöslichen b) Ether in alkalischem Reaktionsmedium mit Bisacrylamidoessigsäurc
als Vernetzer umgesetzt werden.
Frei fließende, durch Strahlung vernetzte, in Wasser quellbare hydrophile Stärke* oder Celluloseether nach
der DE-AS 22 64 027; diese Produkte werden so c)
hergestellt, daß man:
a) mindestens einen wasserlöslichen pulvrigen Stärke-
oder Celluloseether mit einer solchen Menge mindestens eines pulvrigen inerten Füllmittels,
dessen Teilchen kleiner als die des Ethers sind, so vermischt, daß ein wesentlicher Teil der Oberfläche
des pulvrigen Ethers bedeckt ist
unter Fortsetzen des Mischens das Gemisch unter gründlichem Rühren mit einem feinverteilten Wasserspray :i einer solchen Menge in Berührung bringt, bei der das Gemisch in einer frei fließenden Teilchenform erhalten bleibt, und
dann das erhaltene Gemisch bis zur Vernetzung des Stärke- oder Celluloseethers einer ionisierenden Strahlung aussetzt.
unter Fortsetzen des Mischens das Gemisch unter gründlichem Rühren mit einem feinverteilten Wasserspray :i einer solchen Menge in Berührung bringt, bei der das Gemisch in einer frei fließenden Teilchenform erhalten bleibt, und
dann das erhaltene Gemisch bis zur Vernetzung des Stärke- oder Celluloseethers einer ionisierenden Strahlung aussetzt.
Chemisch vernetzte, quellfähige Stärkeether nach der
i
ι
DE-OS 26 34 539; diese speziellen Stärkeether werden
so hergestellt, daß als eine Vernetzung mit einem Vernetzungsmittel durchgeführt wird, das folgende
gegenüber Hydroxylgruppen reaktionsfähige funklionelle Gruppe trügt:
II R1
C = C
H C —N —
die Acrylamidogruppe, wobei R1 = Il oder
isl.
isl.
oder
I I
■ c —c —
|Hal|
f N f
II O
eine σ-llalogcn-epoxygruppe, wobei Ilal = Cl
oder Br ist
oder
-N = C
die Chlor-azomethingruppe
oder
-N = C-O-CH2-CH = CH,
die Allyloxy-azomethingruppe
oder das Phosphoroxychlorid ist.
In der anliegenden Zeichnung sind dargestellt in
F i g. I der Feuchtecyclus von verschiedenen quellfähigen, modifizierten Produkten über einen Zeitraum von mehreren Tagen; auf der Ordinate des Koordinatensystems wurde die Gewichtsabnahme AG in Gew.-%, auf der Abszisse die Zeit t in Stunden (h) bzw. Tagen (d) aufgetragen,
F i g. I der Feuchtecyclus von verschiedenen quellfähigen, modifizierten Produkten über einen Zeitraum von mehreren Tagen; auf der Ordinate des Koordinatensystems wurde die Gewichtsabnahme AG in Gew.-%, auf der Abszisse die Zeit t in Stunden (h) bzw. Tagen (d) aufgetragen,
F i g. 2 die Feuchteaufr.ahme von verschiedenen natürlichen und synthetischen Materialien in Abhängigkeit
von der sie umgebenden Feuchte; auf der Ordinate des Koordinatensystems wurde der Feuchtegehalt Δ Gf
der Probe in Gew.-%, auf der Abszisse die relative Feuchte r. F. e'er Umgebung der Probe in %
aufgetragen. Die Zahlen in der F i g. 2 bedeuten:
1 Tabak
2 Velour- und Spaltleder
3 chemisch vernetzte CMC
4 Naturleder
5 Polyurethan-Folie -f chemisch vernetzte CMC
6 Baumwolle
7 Gelatine
8 Filterpapier
9 Polyurethan-Folie
10 handelsübliches Syntheseleder auf Polyurethanbasis,
Typ 1
11 handelsübliches Syntheseleder auf Polyurethanbasis,
Typ 2
Die Verfahren zur Herstellung von Flächengebilden aus Polyurethan sind bekannt. Das Flächengebilde kann
dabei eine selbsttragende Folie sein oder durch Beschichten oder Imprägnieren einer Unterlage aus
Natur- oder Synthesefasermaterial, nicht-verwobenen Textilstoffen oder synthetischen Harzbahnen erzeugt
werden. Für das Beschichten werden bevorzugt die folgenden Unterlagen verwendet:
Venvobetie oder unverwobene Textilmaterialien aus
Venvobetie oder unverwobene Textilmaterialien aus
ίο einer oder mehreren Komponenten, z. B. aus Synthesefasern
wie Polyamiden, Polyestern, Polyacrylnitril, PVC, Polyolefinen, Polyaminosäuren, sowie aus Glasfasern,
regenerierter Faser wie Viskosefasern. Acetatfasern u.dgl.. aus Naturfasern wie Baumwolle. Seide. Wolle.
Leinen und Kollagen, erhalten durch Abreiben von Naturleder; oder blattartige Materialien, die aus einer
oder mehreren Komponenten zusammengesetzt sind. z. B. aus synthetischen Harzen wie Polyamiden.
Polyestern. Polyacrylnitril. PVC. Polyolefinen. Polyaminosäuren. oder aus Naturleder, von dem die silbrige
Oberfl**'. ^? cr>*fcrn* vwnrrlpn i^t ndpr aus AhfaHprtpr
erhaltenem Kollagen. Naturkautschuk und Synthese kautschuk.
Die Unterlagen können nach dem Rakel-. Gieß- und Sprühverfahren beschichtet werden. Das Polyurethan kann dabei bereits als solches vorliegen oder auf der Unterlage bei oder nach deren Beschichtung aus Präpolymeren entstehen. Besonders zweckmäßig ist die Herstellung der erfindungsgemäßen Flächengebilde
Die Unterlagen können nach dem Rakel-. Gieß- und Sprühverfahren beschichtet werden. Das Polyurethan kann dabei bereits als solches vorliegen oder auf der Unterlage bei oder nach deren Beschichtung aus Präpolymeren entstehen. Besonders zweckmäßig ist die Herstellung der erfindungsgemäßen Flächengebilde
jo nach 'τη Umkehrverfahren, wobei zunächst ein
Trennträger mit der reaktiven Lösung eines Gemisches von Isocyanat-Präpolymeren auf Basis von Polyester
oder Polyether-Polyolen-Diaminen besprüht wird und
in die noch nicht fertig ausreagierte Schicht eine der beschriebenen Unterlagen eingelegt und das ganze
Flächengebilde kaschiert wird. Die genannten Verfahren sind z. B. in den DE-OS 15 70 524. DE-OS 20 53 468.
DE AS 10 23 449 und DE-AS 12 40 656 beschrieben.
Die Herstellung und geeignete Reaktionskomponen- »en werden z. B. in dem eingangs genannten Kunststoffhandbuch beschrieben.
Die Herstellung und geeignete Reaktionskomponen- »en werden z. B. in dem eingangs genannten Kunststoffhandbuch beschrieben.
Bei der Durchführung der Beispiele wurde insbesondere nach den beiden im folgenden beschriebenen
Verfahren vorgegangen (Teile sind Gew.-Teile):
1. Die beiden Komponenten der nachfolgenden aufgeführten Zusammenstellungen 1.1 und \2 werden in
einer Zweikomponenten-Spritzpistole intensiv vermischt
und auf einen Trennträger (Matrize) aufgetragen.
Danach kann entweder eine selbsttragende Folie nach dem Ausreagieren abgezogen werden, oder nach etwa
1 mm ein Trägermaterial (meist ein Leder oder Vlies) aufgelegt und das Flächengebilde aus Trag · und
Schicht ebenfalls nach dem Ausreagieren abgezogen werden.
1.1 Zusammenstellung
Komponente A
Komponente B
Polyolkomponente
+ 10% Methylethylketon
Isocyanatkomponente, 15%ig 4- 15% Farbe
+ 5% Feuchlmittel
+ 5% Feuchlmittel
Die Komponenten werden im Mengenverhältnis 180 Teile A zu 49 Teile B vermischt; die Teilchen aus
mindestens einem modifizierten, quellfähigen Stärkeoder Celluloseether werden zweckmäßig der Komponente
A zugesetzt und darin gieiehüiäßig verteilt.
1.2 Zusammenstellung
Komponente Λ
Komponente B
Eine 8Qqew.-%ige Isocyanat-Priipolymerenlösung
aus Toluylendiisocyanal (80 Gew.-% 2,4- und
2Ö Gew.-% 2,6 Isomeres) und einem Polyester aus Adipinsäure, He.xandiol und NeopentylgtykoKMG
= 1700) in Toluol
Die Komponenten werden im Mengenverhältnis 100
Teile A ?\\ 26.8 Teile B vermischt; die Teilchen aus
mindestens einem modifizierten, quellfähigen Stärke oder Celluloseether werden /weckmäßig der Kompo
nente A zugesetzt und darin gleichmäßig verteilt.
2. Es wird eine Lösung aus den Polyurethan-Vorstufen
hergestellt und in einem Koagulationsverfahren (siehe ζ B Dt OS IP 04 278) auf einem Vlies aufgebracht. Zur
Herstellung der Lösung werden z. B. 565 Gew.-Teile 4.4'Diphenylmethan-diisocyanat und 1435 Gew.-Teile
eines Polyesters der OH-Zahl 66 aus Adipinsäure und Dibutylenglykol bei 75X während 30 min zu einem
Präpolymeren mit etwa 6.2% NCO-Gruppen umgesetzt.
Das Präpolymere wird in 5600 Gew.-Teilen wasserfreiem Dimethylformamid gelöst, dieser Lösung
können gegebenenfalls Füllstoffe wie Cellulose oder Ruß zugegeben werden. Zu diesem Gemisch, dem
zusätzlich noch etwa 75 Gew. Teile Wasser zugefügt werden, werden die Teilchen aus mindestens einem
modifizi°rten. quellfähigen Stärke- oder Celluloseether
zugesetzt und darin gleichmäßig verteilt. Eine derartig hergestellte zusatzhaltige Polyurethanlösung weist, je
nach Füllstoffanteil, einen Gesamtfeststoffanteil von
etwa 5 bis 20% auf. Das Gemenge wird in mindestens einer Schicht auf einer Oberfläche eines textlien
Trägermaterial« (Vlies) aufgebracht, das Polyurethan durch Einwirken eines das Polymere und den Zusatz
nicht lösenden Fällmittels koaguliert und die beschichte te Unterlage anschließend getrocknet.
Um die erfindungsgemäßen Flächengebilde herzustellen, werden also den zu verarbeitenden Grundmassen
aus beispielsweise Polyurethan-Gemischen, einem der Präpolymeren oder einer anderen der Komponenten
in den Fertigungsverfahren vor der Verformung, dem Verstreichen bzw. dem Ausreagieren-Lassen die
Teilchen aus mindestens einem modifzierten, quellfähigen Stärke- oder Celluloseether, bevorzugt in einem
Anteil von 10 bis 30 Gew.-%. bezogen auf die fertige Folie bzw. die Schicht zugesetzt und darin gleichmäßig
verteilt; das Gemisch wird dann verformt, verstrichen bzw. ausreagieren gelassen. Es können auch aus
dickeren Schichten durch das sogenannte »Spalten« (d. h. Aufspalten eines dickeren Flächengebildes in zwei
oder mehrere dünnere Flächengebilde) mehrere dünnere Schichten erzeugt werden.
Die erfindungsgemäßen Flächengebilde weisen eine gute Fähigkeit zur Wasserdampfaufnahme und zur
-durchlässigkeit auf, die über einen reinen Transporteffekt der eingearbeiteten Teilchen weit hinausgeht.
Darüber hinaus sind die Flächengebilde auch dazu in der Lage, den aufgenommenen Wasserdampf unter bestimmten
Bedingungen, beispielsweise Aufenthalt in einem andersartigen Klima, wieder abzugeben.
Da die genannten Eigenschaften dss Fiächer.gsbikk
Ein Härter aus
200 Teilen Toluylcndiamin 800 Teilen Methylethylketon 200 Teilen braunes Eisenoxid-Pigment
200 Teilen Toluylcndiamin 800 Teilen Methylethylketon 200 Teilen braunes Eisenoxid-Pigment
50 Teilen Polyethersilo.xan als Verlaufmittel
nicht allein auf dem signifikant nachweisbaren Effekt
is durch den Zusatz der Teilchen aus mindestens einem
quellfähigen, modifizierten Polymeren beruhen, sondern u. a. auch von der Stärke der Folie bzw. Beschichtung
abhängig sind, wird diese in einer Stärke von 0.05 bis 0.5 mm hergestellt.
Die erfindungsgemäßen Flächengebilde mit den genannten Eigenschaften sind beispielsweise als selbsttragende
Folie oder als Beschichtung auf einer Unterlage, insbesondere als Lederersatz (Syntheseleder)
für Schuhobermaterial. Polsterbezüge. Täschnerwaren und Oberbekleidung (Leder- und Allwetterkleidung),
geeignet.
In F i g. 2 der anliegenden Zeichnung ist vergleichend das Verhallen von verschiedenen natürlichen und
synthetischen Materialien gegenüber Feuchtigkeit dargestellt und zwar derart, daß der Feuchtegehalt der
jeweiligen Probe als Funktion der auf die Probe einwirkenden relativen Feuchte bei 20°C gemessen
wurde. Dabei ergibt sich für die ein ausgewähltes Beispiel eines modifizierten, quellfähigen Celluloseethers
darstellende chemisch-vernetzte Carboxymethyl cellulose in Kombination mit dem gemessenen Feuchtecyclus
nach Beispiel 1 eine gute Verwendbarkeit in den erfindungsgemäßen Materialien, insbesondere bei deren
Verwendung als Lederersatz unter physiologischen Bedingungen (z. B. als Schuhobermaterial oder als
Oberbekleidungsmaterial).
Unter den in der Beschreibung und den Beispielen zur Charakterisierung der erfindungsgemäßen Flächengebilde
und den in ihnen vorhandenen quellfähigen.
modifizierten Stärke- oder Celluloseether verwendeten Parametern ist folgendes zu verstehen:
WRV:
Wasserrückhaltevermögen des quellfähigen, modi-
fizierten Stärke- oder Celluloseethers in Gew.-%. gemessen gegen 2000fache Erdbeschleunigung,
bezogen auf seinen wasserunlöslichen Anteil: das WRV wird nach Eintauchen der Probe in Wasser
Sestimmt
WUA:
wasserunlöslicher Anteil im quellfähigen, modifizierten Stärke- oder Celluloseether,
DS:
Substitutionsgrad, Anzahl der substituierten Hydroxylgruppen an den Anhydro-D-glucose-Einhei-
len, von 0,0 bis 3,0,
SV:
SV:
Saugvermögen des quellfähigen, modifizierten Stärke- oder Celluloseethers für l°/oige NaCI-Lö-
6S sung in Gew.-%, bezogen auf sein Gesamtgewicht; das SV wird bestimmt nach Aufsaugen von I%iger
wäßriger NaCl-Lösung durch die Probe bis zur Sättigung.
Die Wasseraufnahme wird durch Einhängen der Probe in flüssiges Wasser bestimmt.
Wasserdampfdurchlässigkeil (nach W. Fischer und W. Schmidt, »Das Leder«, E. Roether-Verlag
Darmstadt, 27,87 ff. (1976)). Innerhalb der Apparatur
herrscht eine Temperatur von 320C, über der
Probe ein Normklima — wenn nichts anderes angegeb/ίπ ist — von 20°C/65% relative Feuchte,
das von einem über dem Gerät angebrachten Ventilator durch einen leichten Luftstrom immer
konstant gehalten wird. Die freie Prüffläche beträgt 10 cm2. Auch innerhalb der Apparatur wird mit
Hilfe eines Magnetrührers das Wasser von 32°C und die darüber befindliche, mit Wasserdampf
gesättigte Atmosphäre ständig in Bewegung gehalten. Die Bestimmung der WDD erfolgt durch
die Bestimmung der Gewichtsabnahme des Prüfge fäßes mit der Probe. Die WDD wird in mg/
—*> - U /.
um Λ Ii y*
um Λ Ii y*
angegeben.
Wasserdampfdurchlässigkeit, gravimetrisches Verfahren
zur Bestimmung der WDD (nach DlN 53 122 vom November 1974, stimmt sachlich mit ISO/R 1195-170 «Plastics, Determination of the
water vapor transmission rate of plastics film and thin sheets, Dish method« ilberein). Eine Schale mit
einem Absorptionsmittel wird durch die Probe mittels Wachs verschlossen und in einem Feuchtklima
gelagert. Die Wasserdampfmenge, die durch die Probe hindurchtritt, wird aus der Gewichtszunahme
der Schale errechnet, sobald diese Zunahme linear mit der Zeit verläuft. Die Wasserdampfdurchlässigkeit
WDD nach dieser Norm ist die Menge Wasserdampf in g, die in 24 Stunden (1 Tag) unter festgelegten Bedingungen (Temperatur, Luftfeuchte-Gefälle)
durch 1 m2 Probenfläche hindurchtritt.
Wasserdampfaufnahme (siehe auch WDDpfi). Die Wasserdampfaufnahme wird gleichzeitig mit der
WDDpfi-Messung durchgeführt, die Bestimmung erfolgt durch Ermittlung der Gewichtszunahme der
Probe; wenn nichts anderes angegeben ist, ist die Probe zum Außenklima hin durchlässig, d. h. sie
wird nicht abgedeckt
Biegefestigkeit:
Messung der Dauerbiegefestigkeit von leichten Ledern und ihrer Deckschichten [I. U. PJ20 der
Internationalen Union der Leder-Chemiker-Verbände, siehe »Das Leder, E Roether-Verlag.
Darmstadt. 15, 87 (1964)) und 26, 163 (1969)]. Die
Lederprobe wird gefaltet und in diesem Zustand an beiden Enden in das Prüfgerät eingespannt. Die
eine Klemme ist fest, die andere bewegt sich hin und her, wodurch die Falte längs der Lederprobe
auf- und abwandert. Die Lederprobe wird periodisch geprüft, um festzustellen, ob an ihr Schaden eo
entstanden sind. Der Versuch kann an trockenen, konditionierten oder an in bestimmter Weise
angefeuchteten Proben vorgenommen werden. Der Trockenversuch soll zur Prüfung des Leders
und seiner Zurichtung dienen. Der Naßversuch dient allein zur Beurteilung der Zurichtung.
Zugfestigkeit:
Messung der Zugfestigkeit im Zugversuch [nach DIN 53 328 vom Dezember 1970, stimmt sachlich
mit Verfahren I. U. PJ6 der Internationalen Union der Leder-Chemiker-Verbände überein, siehe »Das
Leder«, c. Roether-Verlag Darmstadt, 10. 14 (1959)]. Die Zugfestigkeit mist der Quotient aus der
gemessenen Höchslkraft in kp und dem Anfangsquersclwitt
der Probe in cm2.
Drei verschiedene quellfähige, modifizierte Produkte werden über einen Zeitraum von mehreren Tagen in
ihrem Feuchtecyclus untersucht. Eine bestimmte Menge des Polymeren wird ?unächst mindestens 24 Stunden in
einem Normalkliina (Temperatur von 2.ΓΓ. 50%
relative Luftfeuchte) gelagert und gewogen. In immer wiederkehrendem Rhythmus wird dann wie folgt
verfahren: Die Polymerenprobe befindet sich 8.0 h in einem feuchten Klima (Temperatur J0rC. 100% rela· ve
Luftfeuchte), wird gewogen, uml befindet sich darauffolgend
16.0 h lang wieder im Normalklima (23'C. 50%
relativ» Lüf'.f?l!Ch·?} ""^ u/irH prnpiit gpvungen Dip
erhaltenen Meßwerte werden in ein Koordinatensystem (Fig. 1) eingetragen, auf der Ordinate wird die
Gewichtszunahme in Gew.-%. auf der Abszisse die Zeit
in h registriert. Die mit -■ bezeichnete Linie stellt in F i g. 1 den Feuchtecyclus eines mit Bisacrylamido-essigsäure
vernetzten Gemisches aus einem quartären Celluloseammoniumsal? und Cellulose mit WRV = 1160.
WUA =98 und SV = 950 dar. die mit bezeichnete Linie den Feuchtecyclus eines Gemisches aus jeweils
mit Bisacrylamido-essigsäure vernetzter Carboxymethylstärke und Carboxymethylcelluiosehydrat mit
WRV = Il 250. WUA = 85.1 und SV = 1920 und die mit
bezeichnete Linie den Feuchtecyclus einer mit Bisacrylamido-essigsäure vernetzten Carboxymethylcellulose
mit WRV = 3270 und WUA =97. Aus dem Vergleich der einzelnen Feuchtecyclen ergibt sich, daß
die von dem jeweiligen quellfähigen, modifizierten Produkt aufgenommene Feuchtigkeit immer wiederkehrend
unter bestimmten Bedingungen wieder abgegeben werden kann. Diese Eigenschaft ist beispielsweise
für die Einarbeitung dieser Produkte in für Schuhobermaterial verwendbaren Folien oder andersartigen
Flächengebilden von großer Wichtigkeit; denn z. B. ein Schuh wird während einer bestimmten Zeit getragen, in
der dem Schuhobermaterial von innen eine bestimmte Feuchte durch den Fuß angeboten wird; in Ruhezeiten
(z. B. während der Nacht) sollte das Schuhobermaterial diese Feuchte wieder an seine Umgebung abgeben
können.
Beispiele 2bis9
und
Vergleichsbeispiele Vl bis V3
Vergleichsbeispiele Vl bis V3
Es werden die Zugfestigkeit (ob), die Biegefestigkeit,
die Wasserdarnpfaufnahme (WDA) und die Wasserdampfdurchlässigkeit (WDDm) von vier verschiedenen
als Trägerschicht (Unterlage) für synthetisches Schuhobermaterial verwendbaren Vliesen (Beispiel 2 bis 5)
bestimmt, und mit den entsprechenden Weiten von solchen Vliesen verglichen, bei denen eine Polyurethanbeschichtung
mit Zusatz eines quellfähigen, modifizierten Stärke- oder Celluloseether aufgebracht wird
(siehe Tabelle I). Die bei der Bestimmung von ob
angegebenen Richtungen a und b unterscheiden sich dadurch, daß ihre Richtungsachsen einen Winkel von
90° einschließen. Die Vergleichsbeispiele Vl bis V3 geben Meßwerte für Anilinleder (VI), unmodifiziertes
(V2) und gedeckte·; V4:
Polyurethan-Schuhobermaterial
Leder f;'3) wie&cr.
Leder f;'3) wie&cr.
Beispiele IObis 19
Es werder die Wasserdampfaufnahme (WDA) und die Wasserdampfdurchlässigkeit (WDDpfi) vor verschieden
dicken Polyufethanfolien (Bsp. 10 bis 17) mi» Zusatz
eines quellfähigen, modifizierten Stärke- oder Celluloseether bestimm· (Tabelle II). In den Beispielen 18 und
19 (Tabelle II) wird eine erfindungsgemäße Polyurethanbeschichtung von etwa 0,4 mm Stärke auf Spaltleder als
Träger untersucht, wobei sich die Spaltlederschicht im Bsp. 18 außerhalb des Bestimmungsgefäßes, im Bsp. 19
innerhalb des Gefäßes befindet. Die Biegefestigkeit der letztgenannten Proben zeigt sich bei einer Temperatur
von +200C nach 200 000 Fallungen noch als gut (d. h. es
treten noch keine Risse auf), bei einer Temperatur von - !00C ist sie nach 50 000 Faltungen noch gut.
Beispiele 20 und 21
und
und
xi i_:™i t : :_i_ \j* 1 t-te
rctgiciuisuciapicic T"f uitu Tj
Es werden tJie Wasserdampfaufnahme (WDA) und
die Wasserdampfdurchlässigkeit (WDDpn) von verschieden dicken Polyurethanfolien mit und ohne Zusatz
an modifiziertem, quellfähigem Stärke- oder Celluloseether untersucht (Tabelle III).
Bsp. 20:
Polyurethan-Folie (Spaltfolie aus dickerer Folie) ohne Farbzusatz mit Teilchen aus modifiziertem,
quellfähigem Stärke- oder Celluloseether.
Bsp. 21:
Polyurethan-Folie (direkt in dieser Stärke hergestellt) ohne Farbzusatz mit Teilchen aus modifiziertem,
quellfähigem Stärke- oder Celluloseether.
Polyurethan-Folie (Spaltfolic aus dickerer
ohne Färb- und Teilchen-Zusatz.
ohne Färb- und Teilchen-Zusatz.
V5:
Polyurethan-Folie (direkt in dieser Stärke hergestellt) ohne Färb· und Teilchen-Zusatz.
Beispiele 22 bis 24
und
Vergleichsbeispiel V6
Vergleichsbeispiel V6
Es wird der Feuchtegehalt (in Gew.-%) von Polyurethan-Folien bzw. einer Polyurethan-Schicht auf
einem Träger mit und ohne Zusatz an modifiziertem, quellfähigem Stärke- oder Celluloseether bei verschieii
denen relativen Feuchten bei 20°C bestimmt. Die Proben werden jeweils vor der Messung während 24 h
einem Klima von 65% r. F./20°C ausgesetzt, anschließend werden sie der entsprechenden Feuchte zugeführt
und in 3 Zeiträumen gewogen (Tabelle IV)
Bsp. 22:
Schwarze Polyurethan-Folie mit Zusatz an Teilchen aus modifiziertem, quellfähigem Stärke- oder
Celluloseether.
r> Bsp. 23:
Polyurethanfolie ohne Farbzusatz mit Zusatz an THIchen aus modifiziertem, quellfähigem Stärkeoder
Celluloseether.
V6:
V6:
jo Polyurethanfolie ohne Färb- und Teilchen-Zusatz.
Bsp. 24:
Bsp. 24:
schwarze Polyurethan-Schicht mit Zusatz an Teilchen aus modifiziertem, quellfähigem Stärkeoder
Celluloseether aus einem Träger aus einem saugfähigen Vlies.
Bei- Zusatz
spiel
spiel
Stärke | Schicht | "U | in Rich |
des | dicke | in Rich | tung b |
Vlieses ohne |
(mm) | tung« | |
bzw. mit | |||
Beschich | |||
tung | |||
(mm) | |||
Biegefestigkeit
in Anzahl Faltungen
bei + 2O0C bei - 1O0C
WDA in <mg/cm; ■ 8 ID um WDD|.Fi
. T ,τ- . T in (mg/cm2 ■ 8 h) nm
I. Tug 2. Tag 4. Tug "
l.Tug J. Tag 3. Tug
in (nVcm ■ ! Ii) um l.Tag 2.Tug 3. Tug
ohne
ohne
ohne
ohne
ohne
ohne
ohne
10Gew.-% von
mit Btsacrylamido-essigsäure
veirnetzter CMC mit DS = 1,02,
WRV = 542
WUA = 83,8, SV= 1130
einer Teilchengröße
von S125 μ
WRV = 542
WUA = 83,8, SV= 1130
einer Teilchengröße
von S125 μ
desgl.
desgl.
desgl.
desgl.
desgl.
0,98 0,98 1,28 1,21 1,42
0,44
1.50 1,78 1.50
0,52 0,50 0,29
11,4 | 6,8 |
10,0 | 6,1 |
11,7 | 9,3 |
12,0 | 7,2 |
13,8 | 10,5 |
12,3 | 9,2 |
16,0 | 11,8 |
12,9 | 10,8 |
30 000 | 0,12 | 0,15 | 0,12 | 120,6 | 121,4 | 118,6 | 15,1 | 15,2 | 14,8 | to | |
150 000 | Faltungen | 0,34 | 0,31 | 0,16 | 121,6 | 118,7 | 119,9 | 15,2 | 14,8 | 15,0 | |
Faltungen | gut | 0,40 | 0,40 | 0,19 | 109,7 | 110,1 | 110,6 | 13,7 | 13,8 | 13,8 | cn |
gut | 0,49 | 0,39 | 0,18 | 113.7 | 110,8 | 113,5 | 14,2 | 13,8 | 14,2 | σ) | |
38,87 | 37,37 | 37,22 | 5.41 | 3,94 | 3,56 | 0,68 | 0,49 | 0,45 | |||
cy | |||||||||||
nach | I * | ||||||||||
50 000 | |||||||||||
Faltungen | |||||||||||
feinste bis | nach | ||||||||||
feine Risse | 25 000 | ||||||||||
in der Deck | Faltungen | ||||||||||
schicht, ab | Risse | ||||||||||
100 000 | |||||||||||
Faltungen | |||||||||||
Brüche | |||||||||||
in der | 39,18 | 39,57 | 39,45 | 2,49 | 2,92 | 3,10 | 0,31 | 0,37 | 0,39 | ||
Deckschicht | 39,33 | 39,33 | 39,04 | 3,46 | 3,00 | 2,71 | 0,43 | 0,38 | 0.34 | ||
41,39 | 41,51 | 41,01 | 3,74 | 3,64 | 3,80 | 0,47 | 0,46 | 0,48 | |||
25,7 | - | - | 27,5 | - | - | 3,44 | - | - | |||
18,8 | - | - | 10,4 | - | - | 1,30 | - | - | |||
_ | _ | _ | 8-12 | - | - | 1-1 5 | - | - | |||
j | Tabelle | 15 | 1! | Zusatz | 27 56 | 671 | WDA | WDA | 16 | ä |
I | I Bei- | (mg/cm2-8 h) | ι | |||||||
! spiel | 15 Ge\v.-% von mit Bisacryl- | (mg/cm | 6,11 | WDDp1.-, | \ | |||||
amido-essigsiiurc vemetzter CMC | Schichtdicke | 8,88 | (mg/cm2-8 h) | (mg/cm2·! h) | | ||||||
Ε | mit DS =1,02, WRV = 542, | immi | 14,44 | 1,81 I | ||||||
1 | WUA = 83,8, SV = 1130 einer | 0,27 | ||||||||
Teilchengröße von S125 μ | 1 | |||||||||
desgl. | 5,27 | 1 | ||||||||
desgl. | 4,83 | |||||||||
I u | desgl. | 5,41 | 16,42 | 2,05 I | ||||||
13 | desgl. | 0,28 | 6,02 | 13,56 | 1,70 1I | |||||
I 14 | desgl. | 0,29 | 6,47 | 11,79 | 1,47 1 | |||||
1 15 | desgl. | 0,32 | 9,91 | 9,20 | 1,20 i | |||||
I !6 | desgl. | 0,36 | 9,32 | 9,00 | 1,13 § | |||||
I 17 | desgl. | 0,38 | 7,08 | 4,32 | 0,5< I | |||||
I 1δ | desgl. | 0.65 | 41,6ü | 3,67 | 0,46 1 | |||||
19 | III | 0,68 | 8,19 | 1-02 J | ||||||
Tabelle | - | 2,78 | 0,35 I | |||||||
Zusatz | — | \ | ||||||||
Bei | i | |||||||||
spiel | 2 -8 h) Gew.-% | WDDpF, | ί | |||||||
15 Gew.-% von mit Bisacryl- | Schicht | 17,02 | 1 | |||||||
20 | dicke | (mg/cm2-8 | h) (mg/cm2· lh) f | |||||||
(mm) | 13,75 | 1 1,72 |
||||||||
0,37 | ||||||||||
amido-essigsäure vernetzter CMC mit DS = 1,02, WRV = 542,
WUA = 83,8, SV =1130 einer Teilchengröße von S125 μ
21 | desgl. | I-'cuchtegehalt | F. nach | 0.71 | 10,67 | 24 h | 12,25 | . F. nach | 6,10 | 0,76 | 24 h |
V 4 | ohne | 20% r. | 8 h | 0.38 | 1.13 | 2,64 | 2,16 | 24 h | 3,89 | 0,49 | 16,11 |
V 5 | ohne | 4 h | 2.57 | 0.80 | 1,33 | 2,67 | 1,32 | 4,00 | 3,12 | 0,39 | 16,28 |
Tabelle | IV | 2.77 | 2,47 | 0,63 | 3,78 | 1,60 | |||||
Bei | Zusatz | 2.63 | 0.60 | der Proben (Gew. | ■%) bei | 2,62 | 1,07 | 10,44 | |||
spiel | 0.63 | 2.58 | 35% r. | F. nach | t Zeichnungen | 65% r | 3,60 | 95% r. | F. nach | ||
2.75 | 24 h 4 h | 8 h | 4h | 8h | |||||||
22 | siehe Bsp. 20 | 2.48 2.91 | 2,71 | 9.02 | 10,91 | ||||||
23 | desgl. | 2.38 2,93 | 2,76 | 8,80 | iO,74 | ||||||
V 6 | ohne | 0.57 0,70 | 0,67 | 1,54 | 1,54 | ||||||
24 | siehe Bsp. 20 | 2.48 2.87 | 2,70 | 6,31 | 7,32 | ||||||
Hierzu 2 Blat | |||||||||||
i» 237/289
Claims (5)
1. Wasserdampfaufnahmefähiges und -durchlässiges
Flächengebiide aus Polyurethan in Form einer selbsttragenden Folie oder einer Beschichtung mit
einem gleichmäßig eingearbeiteten Zusatz aus einem Kohlenhydratderival, sowie gegebenenfalls
üblichen Füll- und Hilfsstoffen, dadurch gekennzeichnet,
daß als Zusatz feste Teilchen aus mindestens einem quellfähigen, zu mindestens 50
Gew.-% wasserunlöslichen, modifizierten Stärkeoder Celluloseether eingesetzt werden, der durch
eine mit Hilfe von Strahlung oder einer zusätzlichen chemischen Verbindung [ausgenommen polyvalente
Metallkationen einer Valenz 62] bewirkte Vernetzung
modifiziert wurde, und daß das Flächengebiide eine Stärke von 0,05 bis 0,5 mm besitzt
2. Flächengebiide nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es 10 bis 30 Gew.-% an Zusatz
enthält.
3. Verra.\ren zur Herstellung des Flächengebildes
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen aus mindestens einem quellfähigen, zu
mindestens 50 Gew.-% wasserunlöslichen, modifizierten Stärke- oder Celluloseether einer der beiden
Komponenten zur Herstellung des Polyurethanrilms oder der Polyurethanschichf vor der Vermischung
der Komponenten zugesetzt und darin gleichmäßig verteilt, die beiden Komponenten anschließend
vermischt werden, das fertige Gemisch auf einer Unterlage oder einem Trennträger aufgetragen und
getrocknet "'ird.
4. Verfahren zur Herstellung des Flächengebildes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Teilchen aus mindestens einem quellfähigen, zu mindestens 50 Gew.-% wasserunlöslichen, modifizierten
Stärke- oder Celluloseether einer Polyurethan-Präpolymeren-Lösung,
gegebenenfalls unter Zuführung von Füll- und Hilfsstoffen, zugesetzt und
darin gleichmäßig verteilt werden, das Gemisch in mindestens einer Schicht auf einer Oberfläche eines
textlien Trägermaterials aufgebracht, das Polyurethan durch Einwirken eines das Polyurethan und Hen
oder die Zusätze nicht lösenden Fällmittels koaguliert, und das beschichtete Trägermaterial abschließend
getrocknet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen in einem Anteil
von 10 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Polyurethanfolie bzw. der Polyurethanschicht, zugesetzt
werden.
einer oder mehreren Deckschichten und einer oder mehreren Trägerschichten bestehende) Flächengebildß,
z. B. aus einer Unterlage aus einem Fasermaterial und einer darauf aufgebrachten mikroporösen Schicht aus
einem Polyurethan oder aus einer mikroporösen Polyurethanfolie, erzeugt werden, sind seit langem
bekannt (siehe z.B. Kunststoffhandbuch, Band VII, »Polyurethane«, von R. Vieweg und A. Höchtlen, Carl
Hauser Verlag, München (1966)). Werden diese Flächengebiide in einem der aufgeführten Anwendungsgebiete
eingesetzt, so ist eine der entscheidenden Forderungen an das Material, daß es wasserdampfaufnahmefähig
und -durchlässig ist, um beispielsweise auf dem Körper eine gute Tragebequemlichkeit und ein
gutes Trageklima zu erzeugen.
Um diese geforderten Eigenschaften zu erzielen, werden im wesentlichen vier Verfahren angewandt:
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