DE3316450A1 - Koagulierte polyurethan-beschichtungszusammensetzungen und deren verwendung zum beschichten von substraten - Google Patents
Koagulierte polyurethan-beschichtungszusammensetzungen und deren verwendung zum beschichten von substratenInfo
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Description
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Weiterentwicklung der inden
DE-OS 31 36 790 und 32 04 038 beschriebenen Erfindung; sie betrifft insbesondere Polyurethandispersionen,
speziell koagulierte Polyurethandispersionen, die als
Beschichtungszusammensetzungen verwendbar sind.
10
Naturleder, das in geeigneter Weise oberflächenbehandelt
ist, wird wegen seiner Haltbarkeit und seiner ästhetischen Eigenschaften für eine Vielzahl von Verwendungszwecken
geschätzt. Wegen der Knappheit von Leder und der
erhöhten Lederbearbeitungskosten für bestimmte Anwendungszwecke schreiben wirtschaftliche Erwägungen für bestimmte
Anwendungszwecke den Ersatz durch synthetische Materialien vor, wo bisher Lederwaren verwendet wurden. Auf dem Gebiet
der Schuhoberleder, der Polstermaterialien, der w Kleidung, der Kofferherstellung, beim Buchbinden und für
ähnliche Anwendungszwecke sind derartige synthetische Materialien bereits vorgeschlagen und verwendet worden.
Da für diese verschiedenen Anwendungszwecke unterschiedliche physikalische, chemische und ästhetische Eigenschäften
erforderlich sind, müssen zur Herstellung eines akzeptablen Produkts, das mit Naturleder vergleichbar ist,
verschiedene Materialien verwendet werden, wobei in den meisten Fällen diese syntehtischen Materialien von Naturleder
leicht unterscheidbar sind.
Ein Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Materials als Ersatz für Leder besteht darin, ein poröses Material,
wie z.B. Stoff, mit einem Polyurethan-, Vinyl- oder einem
ähnlichen Material zu imprägnieren und/oder zu beschich-35
ten. Polyurethane haben als Beschichtungs- oder Imprägnierungszusammensetzung
allgemein Anerkennung gefunden, weil ihre chemischen und physikalischen Eigenschaften,
insbesondere ihre Flexibilität und ihre Beständigkeit gegen Chemikalien (chemische Beständigkeit), stark variiert
werden können.
Die bei der Herstellung dieser synthetischen Lederersatzmaterialien
angestrebten Ziele sind folgende: (1) Die Herstellung von Folien, die insbesondere geeignet
sind für Lederersatz- und Polsterungszwecke; (2) die Herstellung von Folien mit einer einheitlichen Breite,
wie sie üblicherweise in der Textilindustrie verwendet werden (im Gegensatz zu Naturprodukten, bei denen beim
Schneiden und Oberflächenbehandeln beträchtliche Gewichts- und Flächenverluste auftreten); (3) Vielseitigkeit
der Endverwendung, beispielsweise unter variierenden Umgebungsbedingungen, unter denen bestimmte chemische Behandlungen
die Aufrechterhaltung und die Gebrauchslebensdauer der Eigenschaften unterstützen; (4) und, was am
wichtigsten ist, die Herstellung eines Produkts mit einer Festigkeit, einer Griffigkeit, einer Drapierbarkeit und
Weichheit, die mit derjenigen von Naturleder vergleichbar ist.
Außerdem sollte ein imprägniertes Gewebe-Folienmaterial, wenn es für Schuhoberleder verwendet wird, durch ein
lederartiges Aussehen, ohne daß das unerwünschte Hindurchscheinen des Gewebes, eine gute Wasserdampfpermeation in die
unbeschichtete Innenseite des Oberleders und einen lederartigen Narbenknick (eine minimale Bildung von
großen Falten) charakterisiert sein. Ein "lederartiger
°® Narbenknick"zeigt sich, wie in der Leder- und Polsterindustrie
allgemein anerkannt, in dem Verhalten von gut bearbeitetem Leder, wenn es gefaltet oder zerknittert wird.
Die Lederfalte ist charakterisiert durch eine glatte, gekrümmte Kontur, häufig mit zahlreichen feinen Falten
im komprimierten Bereich der Faltenfläche. Dies steht im Gegensatz zu den scharfen Falzen oder groben Falten, die
entstehen, wenn Papiere oder Filme gefaltet werden; diese Art des unerwünschten Aussehens ist als "Nadel-Faltenbil-
-Ί-
Ι dung" bekannt.
Bei einem anderen Verwendungszweck ist es erwünscht, ein festeres Gewebe herzustellen, das geschmirgelt oder
poliert werden kann zur Herstellung einer ästhetisch ansprechenden Oberfläche und das dann ohne zusätzliche
Beschichtung als Polstermaterial verwendet werden kann. Zu wichtigen Eigenschaften beim Polstern gehören die
Festigkeit, eine verminderte Spannungsdehnung und ein verbessertes
Aussehen, d.h. ein gut gefülltes Gewebe, ohne daß das Substrat hindurchscheint, das weich, drapierbar
und verformbar ist. Die Spannungsdehnung ist wichtig bei Schuhoberledern sowie beim Polstern und gibt die erwünschte
Beständigkeit gegen Dehnung in den stärker belasteten Bereichen des Gewebes bei der Endverwendung
wieder; eine übermäßige Dehnung führt bei einem Gewebe zu einer Nadel-Faltenbildung und zu einem Durchscheinen
des Substrats.
Es ist seit langem anerkannt, daß Polyurethanpolymere als Überzüge oder Imprägnierungsmittel für Gewebe einige
der obengenannten Eigenschaften aufweisen. So können beispielsweise Polyurethane hergestellt werden, die gegenüber
Lösungsmitteln und gegenüber Abrieb hoch-beständig sind, die damit beschichteten Gewebe trockenreinigungsfähig
machen und ihnen eine außergewöhnliche Haltbarkeit verleihen. Die Chemie der Polyurethane einschließlich
der Reaktionen zwischen den Isocyanatgruppen und den Molekülen mit mehreren reaktionsfähigen Wasserstoffatomen,
wie z.B. Polyolen und Polyaminen, ergibt eine große Vielseitigkeit und Vielfältigkeit in bezug auf die chemischen
und physikalischen Endeigenschaften durch geeignete Auswahl der Zwischenprodukte zur Erzielung der gewünschten
Verarbeitbarkeit und der gewünschten Abstimmung zwischen den geforderten Eigenschaften bei der Endverwendung.
Den Fachmanne auf diesem Gebiet sind bereits verschiedene
— R —
Verfahren zum Aufbringen von Polyurethanlösungen oder anderen nachhärtbaren flüssigen Polymeren auf poröse
Substrate bekannt. In einem Artikel in "Journal of Coated Fabrics", Band 7 (Juli 1977), Seiten 43-57, sind
einige der kommerziellen Beschichtungssysteme beschrieben,
beispielsweise die Umkehrwalzenbeschichtung, die Beschichtung mit dem Pfannenbeschickungsbeschichter,
die Gravürbeschichtung und dgl. Zum Beschichten von
porösen Substraten mit Polyurethanen können auch Aufburst- und Aufsprühverfahren angewendet werden. Diese
Polyurethanlösungen werden, nachdem das poröse Substrat damit imprägniert oder beschichtet worden ist, unter Anwendung
eines bestimmten Verfahrens, beispielsweise von Heißluft, Infrarotstrahlung und dgl., getrocknet oder
!5 ausgehärtet (vernetzt). Charakteristisch für diese Verfahren
ist die Abscheidung eines Polymeren und einer filmartigen Schicht, welche die Neigung hat, ein beschichtetes
Gewebe zu ergeben, das beim Falten unerwünschte scharfe Falzen bildet anstatt einen lederartigen Narbenknick
aufzuweisen.
Ein weiteres Verfahren zum Kombinieren von Polyurethanlösungen mit porösen Substraten ist in der US-PS 3 208 875
beschrieben. Dieses Verfahren umfaßt das Aufbringen einer Lösung eines Polymeren in einem organischen Lösungsmittel
auf ein Substrat (beispielsweise einen genadelten Polyesterfilz) mit anschließendem Baden der Polymerschicht
mit einer Mischung aus einem organischen Lösungsmittel für das Polymere und einem Nicht-Lösungsmittel für das Polymere,
das mit dem Lösungsmittel mindestens teilweise mischbar ist, bis die Schicht zu einer Zellenstruktur mit untereinander
verbundenen Mikroporen koaguliert ist. Das Lösungsmittel wird zusammen mit dem Nicht-Lösungsmittel von
der Überzugsschicht entfernt, wobei man eine lösungsmittelfreie mikroporöse Schicht erhält. Obgleich dieses Verfahren
akzeptable Eigenschaften für ein mit Polyurethan imprägniertes Gewebe ergibt, hat es den Nachteil, daß
ein organisches Lösungsmittelsystem verwendet werden muß,
was insbesondere dann von Nachteil ist, wenn Hochleistungs-Polyurethane
verwendet werden, zu deren Verarbeitung verhältnismäßig toxische und hochsiedende Lösungsmittel
eingesetzt werden müssen.
Es sind bereits Polyurethandispersionen in organischen Vehicula vorgeschlagen und zum Beschichten von Geweben
verwendet worden. So sind beispielsweise in der US-PS 3 100 721 Dispersionen beschrieben, die durch Zugabe
eines Nicht-Lösungsmittels zu Polyurethanlösungen hergestellt werden. Eine auf ein Substrat aufgebrachte Dispersion
wird durch weitere Zugabe eines Nicht-Lösungsmittels koaguliert.
Bei einem anderen Aspekt der Herstellung von beschichteten Geweben mit ästhetisch ansprechenden Endeigenschaften
zusammen mit geeigneten physikalischen Eigenschaften sind bereits Gewebe mit einem Schaum oder einer mikroporösen
Schicht beschichtet und anschließend mit einem pigmentierten Material zusammen mit einem klaren Finishüberzug
oberflächenbehandelt worden. Bei dieser Methode wird das "Durchscheinen" der Fasern des Substrats vermieden und
dem Gewebe, das ursprünglich eine unregelmäßige Oberfläche hatte, kann eine regelmäßige Oberfläche verliehen werden.
Die direkte Beschichtung von Geweben und anderen unregelmäßigen Oberflächen führt zu einem Durchscheinungseffekt,bei
dem die unregelmäßige Oberfläche des ursprünglichen Gewebes durch das beschichtete Produkt hindurchscheint.
Ein Beispiel für ein Verfahren zur Erzeugung einer mikroporösen Schicht auf dem Gewebe ist in der US-PS 3 632
angegeben. Weitere Beispiele sind in der US-PS 3 418 198 angegeben, gemäß der eine mikroporöse Zwischenschicht
auf das Gewebe aufgebracht werden kann, die einen Glättefaktor von nicht mehr als 0,38 mm (15 mils) aufweist.
Dieser Glättefaktor von 0,38 mm (15 mils) bedeutet, daß eine Schichtdicke von 0,38 mm (15 mils) oder weniger des getrockneten
Überzugs, der auf das Substrat aufgebracht worden ist, einen glatten überzug ergibt, der das Muster
-ιοί oder die Struktur des beschichteter. Gewebes verdeckt.
Bei einem anderer. Verfahren, wie es beispielsweise in der
US-PS 3 418 198 beschrieben ist, wird ein "nicht-aufgerauhtes" imprägniertes Material vorgeschlagen.
Es sind bereits verschiedene Verfahren zum Imprägnieren von Geweben und nicht-gewebten Folienmaterialien angewendet
worden. Zu diesen Verfahren gehören diejenigen, wie sie in der US-PS 4 171 ^91, in der US-Patentanmeldung
Nr. 188 329 (DE-OS 31 36 730) beschrieben sind, sowie solche, die in mehrfacher Hinsicht modifiziert
sind, wie in der US-PS 4 332 710 beschrieben. Mit diesen Verfahren ist es bis zu einem gewissen Grade gelungen,
lederartige Materialien herzustellen, in einigen Fällen ist es jedoch erwünscht, einige der Substrate mit
einer mikroporösen Schicht zu überziehen, um eine regelmäßige Oberfläche zu erzeugen, durch welche die Mängel
oder das Textilmuster des Fasersubstrats nicht hindurchscheinen.
Gegenstand der Erfindung ist eine Beschichtungs-Zusammensetzung, die auf einer unregelmäßigen Oberfläche oder
einem Substrat eine mikroporöse Schicht ergibt, wodurch dieser Hindurchschein- oder Aufrauhungseffekt vermieden
wird.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Beschichtungs-Zusammensetzung
für unregelmäßige Oberflächen, die direkt oberflächenbehandelt werden können, so daß eine weitere
Beschichtung der mikroporösen Schicht nicht erforderlich ist.
Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor.
Die einen Gegenstand der Erfindung bildende wäßrige Beschichtungs-Zusammensetzung
enthält oder besteht aus einer
wäßrigen anionischen Polyurethandispersion und einem Fluorkieselsäuresalz, deren pH-Wert sauer ist und die
thixotrop ist. Die Zusammensetzung eignet sich insbesondere zum Beschichten von unregelmäßigen Substraten zur
Erzeugung einer regelmäßigen Oberfläche darauf.
Bei den für die praktische Durchführung der Erfindung zur Herstellung der Beschichtungszusammensetzungen verwendbaren
anionischen Polyurethandispersionen handelt es 1^ sich um Dispersionen, die vorzugsweise freie Säuregruppen,
insbesondere Carbonsäuregruppen, die kovalent an das Polymergrundgerüst gebunden sind, aufweisen.
Die Neutralisation dieser Carboxylgruppen mit einem Amin, vorzugsweise einem wasserlöslichen Monoamin, ergibt die
Verdünnbarkeit mit Wasser. Eine sorgfältige Auswahl der
die Carbonsäuregruppe (Carboxylgruppe) tragenden Verbindung ist erforderlich, weil Isocyanate, die notwendigen
Komponenten in jedem Polyurethansystem, im allgemeinen mit Carbonsäuregruppen (Carboxylgruppen) reagieren. Wie in
der US-PS 3 412 054 angegeben, können jedoch 2,2-Hydroxymethyl-substituierte
Carbonsäuren mit organischen Polyisocyanaten umgesetzt werden, ohne daß eine signifikante Reaktion
zwischen den Säure- und Isocyanatgruppen auftritt, wegen der sterischen Behinderung der Carboxylgruppe durch
die benachbarten Alkylgruppen. Nach diesem Verfahren erhält man das gewünschte, Carboxyl-enthaltende Polymere, in dem
die Carboxylgruppen durch das tertiäre Monoamin neutralisiert sind unter Bildung eines inneren quaternären Ammoniumsalzes,
das somit mit Wasser verdünnbar ist.
Geeignete Carbonsäuren und vorzugsweise die sterisch gehinderten Carbonsäuren, sind allgemein bekannt und leicht
zugänglich. Sie können beispielsweise aus einem Aldehyd hergestellt werden, der in der ·£ -Position mindestens
zwei Wasserstoffatome aufweist, die in Gegenwart einer
Base mit zwei Äquivalenten Formaldehyd umgesetzt werden untor Bildung von 2,2-Hydroxymethylaldehyd. Der Aldehyd
*■ wird dann nach dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannten
Verfahren zu der Säure oxidiert. Diese Säuren können durch die folgende Formel dargestellt werden:
CH2OH
R-C- COOH CH2OH
worin R Wasserstoff oder Alkyl mit bis zu 20 Kohlenstoff- IQ atomen und vorzugsweise bis zu 8 Kohlenstoffatomen darstellt.
Eine bevorzugte Säure ist 2,2-Di(hydroxymethyl)propionsäure
.
Die Polymeren mit den seitenständigen (anhängenden) Carboxylgruppen
werden als anionische Polyurethanpolymere bezeichnet.
°ie für die praktische Durchführung der Erfindung geeigneten
Polyurethane umfassen insbesondere die ümsetzungsprodukte von
Di- oder Polyisocyanaten mit Verbindungen mit mehreren reaktionsfähigen Wasserstoffen, die für die Herstellung
von Polyurethanen geeignet sind. Solche Diisocyanate und Verbindungen mit reaktionsfähigem Wasserstoff sind in den
US-PS 3 412 034 und 4 046 729 näher beschrieben.
Ferner sind die Verfahren zur Herstellung solcher Polyurethane allgemein bekannt, was beispielsweise aus den
ο« obengenannten Patentschriften hervorgeht. Erfindungsgemäß
können aromatische, aliphatische und cycloaliphatische Diisocyanate oder Mischungen davon zur Herstellung des
Polymeren verwendet werden. Beispiele für solche Diisocyanate sind Toluylen-2 ,4-diisocyanat,Toluylen-2,6-di—
ge isocyanat, m-Phenylen-diisocyanat, Biphenylen-4,4'-diisocyanat,
Methylen-bis(4-phenyl-isocyanat), 4-Chloro-1,3-phenylen-diisocyanat,
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,
Isophorondiisocyanat und dgl. Vorzugsweise werden bei der praktischen Durchführung der
Erfindung die Arylen- und cycloaliphatischen Diisocyanate am zweckmäßigsten verwendet.
Die Arylendiisocyanate umfassen in der Regel solche, in denen die Isocyanatgruppe an den aromatischen Ring
gebunden ist. Die am meisten bevorzugten Isocyanate sind die 2,4- und 2,6-Isomeren von Toluylendiisocyanat und Mischungen
davon, weil sie leicht zugänglich und reaktionsfähig sind. Die bei der praktischen Durchführung der
Erfindung am zweckmäßigsten verwendeten cycloaliphatischen Diisocyanate sind außerdem 4,4'-Methylen-bis(cyclohexylisocyanat)
und Isophorondiisocyanat.
Die Auswahl der aromatischen oder aliphatischen Diisocyanate wird bestimmt durch den Endverwendungszweck des jeweiligen
Materials. Wie für den Fachmann auf diesem Gebiet allgemein bekannt, können die aromatischen Isocyanate
dort verwendet werden, wo das Endprodukt nicht übermäßig stark ultravioletter Strahlung ausgesetzt ist, die zu
einer Gelbfärbung solcher polymerer Zusammensetzungen führt, während die aliphatischen Diisocyanate mit Vorteil
für Anwendungszwecke im Freien verwendet werden können und eine geringere Neigung zur Gelbverfärbung aufweisen, wenn
sie ultravioletter Strahlung ausgesetzt werden. Obgleich diese Prinzipien eine generelle Basis für die Auswahl
des jeweils zu verwendenden Isocyanats darstellen, können die aromatischen Diisocyanate weiter stabilisiert werden
durch bekannte Ultraviolettstabilisatoren, um die Endeigenschaften
des mit dem Polyurethan imprägnierten Folienmaterials zu verbessern. Außerdem können Antioxidationsmittel
in bekannten Mengen zugesetzt werden, um die Eigenschaften des Endproduktes zu verbessern. Typische
Antioxidationsmittel sind Thioäther und phenolische Antioxidationsmittel, wie z.B. 4,4'-Butylidin-bis-m-kresol
und 2,6-Di-tert.-butyl-p-kresol.
Das Isocyanat wird mit den Verbindungen mit mehreren reaktionsfähigen
Wasserstoffatomen, wie z.B. Diolen, Diaminen oder Triolen, umgesetzt. Im Falle der Diole oder Triole
handelt, es sich dabei in der Regel entweder um Polyalkylenäther- oder Polyesterpolyole. Ein Polyalkylenätherpolyol ist das bevorzugte, aktiven Wasserstoff enthaltende polymere Material für die Bildung des Polyurethans. Die am
besten geeigneten Polyglykole haben ein Molekulargewicht von 50 bis 10 000 und im Rahmen der vorliegenden Erfindung am meisten bevorzugt ist ein solches von etwa 400 bis etwa 7000. Außerdem verbessern die Polyätherpolyole die Flexibilität proportional zur Zunahme ihres Molekulargewichtes.
handelt, es sich dabei in der Regel entweder um Polyalkylenäther- oder Polyesterpolyole. Ein Polyalkylenätherpolyol ist das bevorzugte, aktiven Wasserstoff enthaltende polymere Material für die Bildung des Polyurethans. Die am
besten geeigneten Polyglykole haben ein Molekulargewicht von 50 bis 10 000 und im Rahmen der vorliegenden Erfindung am meisten bevorzugt ist ein solches von etwa 400 bis etwa 7000. Außerdem verbessern die Polyätherpolyole die Flexibilität proportional zur Zunahme ihres Molekulargewichtes.
Beispiele für Polyätherpolyole, auf welche die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, sind Polyethylenäther-
glykol, Polypropylenätherglykol, Polytetramethylenätherglykol, Polyhexamethylenätherglykol, Polyoctamethylenätherglykol,
Polydecamethylenätherglykol, Polydodecamethylenätherglykol
und Mischungen davon. Es können auch
Polyglykole, die mehrere verschiedene Reste in der Molekülkette enthalten, wie z.B. die Verbindung HO(CH2OC2Hp) H, worin η eine ganze Zahl von größer als 1 bedeutet/ verwendet werden.
Polyglykole, die mehrere verschiedene Reste in der Molekülkette enthalten, wie z.B. die Verbindung HO(CH2OC2Hp) H, worin η eine ganze Zahl von größer als 1 bedeutet/ verwendet werden.
Das Polyol kann auch ein Polyester mit endständiger Hydroxygruppe oder seitenständiger (anhängender) Hydroxygruppe
sein, der anstelle von oder in Kombination mit den PoIyalkylenätherglykolen
verwendet werden kann. Beispiele
für solche Polyester sind diejenigen, wie sie durch Um-
für solche Polyester sind diejenigen, wie sie durch Um-
setzung von Säuren, Estern oder Säurehalogeniden mit
Glykolen gebildet werden. Geeignete Glykole sind PoIymethylenglykole, wie Ethylen-, Propylen-, Tetramethylenoder Decamethylenglykol; substituierte Methylenglykole,
wie z.B. 2,2-Dimethyl-i,3-propandiol, cyclische Glykole, wie Cyclohexandiol und aromatische Glykole. Aliphatische Glykole sind im allgemeinen bevorzugt, wenn Flexibilität erwünscht ist. Diese Glykole werden mit aliphatischen,
cycloaliphatischen oder aromatischen Dicarbonsäuren oder
Glykolen gebildet werden. Geeignete Glykole sind PoIymethylenglykole, wie Ethylen-, Propylen-, Tetramethylenoder Decamethylenglykol; substituierte Methylenglykole,
wie z.B. 2,2-Dimethyl-i,3-propandiol, cyclische Glykole, wie Cyclohexandiol und aromatische Glykole. Aliphatische Glykole sind im allgemeinen bevorzugt, wenn Flexibilität erwünscht ist. Diese Glykole werden mit aliphatischen,
cycloaliphatischen oder aromatischen Dicarbonsäuren oder
niederen Alkylestern oder esterbildenden Derivaten umgesetzt zur Herstellung von Polymeren mit einem verhältnismäßig
niedrigen Molekulargewicht, vorzugsweise mit einem Schmelzpunkt von weniger als etwa 700C und einem Molekulargewicht
wie diejenigen, wie sie für die Polyalkylenätherglykole angegeben sind. Beispiele für Säuren zur
Herstellung dieser Polyester sind Phthalsäure, Maleinsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Suberinsäure, Sebazinsäure,
Terephthalsäure und Hexahydrophthalsäure und die alkyl- und halogensubstituierten Derivate dieser
Säuren. Außerdem kann auch Polycaprolacton mit endständigen Hydroxylgruppen verwendet werden.
Ein besonders geeignetes Polyurethansystem ist das vernetzte Polyurethansystem, das in der US-Patentanmeldung
Nr. 947 544 (BE-PS 878 962) näher beschrieben ist.
Unter dem hier verwendeten Ausdruck "ionisches Dispergiermittel" ist eine ionisierbare Säure oder Base zu verstehen,
die mit dem Solubilisierungsmittel ein Salz bilden kann. "Ionische Dispergiermittel" sind Amine und vorzugsweise
wasserlösliche Amine, wie Triethylamin, Tripropylamin, N-Ethylpiperidin und dgl.; auch Säuren und vorzugsweise
wasserlösliche Säuren, wie Essigsäure, Propionsäure, Milchsäure und dgl. In der Regel wird eine Säure oder
ein Amin ausgewählt, je nach der an der Polymerkette hängenden solubilisierenden Gruppe.
Das gewünschte elastomere Verhalten würde im allgemeinen etwa 25 bis etwa 80 Gew.-% langkettiges Polyol (d.h.
mit einem Äquivalent gewicht von 700 bis 2000) in dem Polymeren erfordern. Der Grad der Dehnung und Elastizität
kann von Produkt zu Produkt stark variieren je nach den gewünschten Eigenschaften des Endproduktes.
35
Bei der Herstellung der zur praktischen Durchführung der Erfindung verwendbaren Polyurethane werden das Polyol
und ein molarer Überschuß an Diisocyanat miteinander umge-
setzt unter Bildung eines Polymeren mit endständigem
Isocyanat. Obgleich die geeigneten Reaktionsbedingungen und Reaktionszeiten und Reaktionstemperaturen variabel
sind je nach dem jeweils verwendeten Isocyanat und Polyol, ο sind diese Variationen dem Fachmann auf diesem Gebiet
an sich bekannt. Dem Fachmann ist die erforderliche Reaktionsfähigkeit der beteiligten Komponenten bekannt, wobei
der Rest der Reaktionsrate mit unerwünschten Sekundärreaktionen zu einer Verfärbung und zu einem Molekulargewichtsabbau
führt. In der Regel wird die Reaktion unter Rühren bei etwa 50 bis etwa 1200C etwa 1 bis etwa 4 Stunden lang
durchgeführt. Um seitenständige (anhängende) Carboxylgruppen zu erzeugen, wird das Polymere mit endständigem
Isocyanat mit einem molaren Defizit an Dihydroxysäure 1 bis 4 Stunden lang bei 50 bis 1200C umgesetzt zur Bildung
eines Prepolymeren mit endständigem Isocyanat. Die Säure wird zweckmäßig in Form einer Lösung, z.B. in N-Methyl-1,2-pyrrolidon
oder Ν,Ν-Dimethylformamid, zugegeben. Das Lösungsmittel für die Säure macht in der Regel nicht mehr
als etwa 5 % der Gesamtbeschickung aus, um die organische Lösungsmittelkonzentration in der Polyurethanzusammensetzung
minimal zu halten. Nachdem die Dihydroxysäure in die Polymerkette eingebaut worden ist, werden die seitenständigen
(anhängenden) Carboxylgruppen etwa 20 Minuten lang bei etwa 58 bis etwa 75°C mit einem Amin neutralisiert und
die Kettenverlängerung und Dispersion wird durch Zugabe von Wasser unter Rühren erzielt. Als zusätzliches Kettenverlängerungsmittel
kann ein wasserlösliches Diamin dem Wasser zugesetzt werden. Die Kettenverlängerung umfaßt
die Reaktion der restlichen Isocyanatgruppe mit Wasser unter Bildung von Harnstoffgruppen und die weitere Polymerisation
des polymeren Materials mit dem Ergebnis, daß alle Isocyanatgruppen umgesetzt werden aufgrund der Zugabe zu
einem großen stöchiometrischen Überschuß an Wasser. Es sei bemerkt, daß die erfindungsgemäßen Polyurethane thermoplastischer
Natur sind, d.h. nicht in der Lage sind, nach ihrer Bildung weiter stark zu vernetzen bzw. auszuhärten,
außer bei der Zugabe eines äußeren Härtungs- bzw.
-17-Vernetzungsmittels.
Es wird genügend Wasser verwendet, um das Polyurethan in
einer Konzentration von etwa 10 bis etwa 40 Gew.-% Feststoffen und zur Erzielung einer Dispersionsviskosität innerhalb
des Bereiches von 1 bis 100 Pa.s (10 - 1000 cP) zu dispergieren. Die Viskosität kann entsprechend den jeweils
gewünschten Eigenschaften und durch die jeweilige Dispersionszusammensetzung, die alle durch die Eigenschäften
des Endproduktes bestimmt werden, eingestellt werden. Es sei darauf hingewiesen, daß zur Stabilisierung
der Dispersionen keine Emulgiermittel oder Eindickungsmittel erforderlich sind.
Dem Fachmann sind Mittel und Wege bekannt, um die primäre Polyurethandispersion je nach den Verwendungszwecken des
Endproduktes zu modifizieren, beispielsweise durch Zugabe von Färbemitteln, verträglichen Vinylpolymerdispersionen,
Ultraviolett-Filterverbindungen, Stabilisatoren gegen Oxidation und dgl.
Die Charakterisierung der erfindungsgemäß hergestellten
Dispersionen erfolgt durch Messung ihres Gehaltes an nicht-flüchtigen Materialien, ihrer Teilchengröße, ihrer
Viskosität und ihrer Spannungs/Dehnungs-Eigenschaften an Hand von Streifen aus einem gegossenen Film.
Zusätzlich zu der wäßrigen anionischen Polyurethandispersion kann ein Neoprenlatex der Beschichtungszusammensetzung
in einer Menge von bis zu 6 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Feststoffe der Beschichtungszusammensetzung,
zugesetzt werden. Notwendigerweise muß es sich bei dem Neoprenlatex um einen nicht-ionisch emulgierten
Latex handeln im Gegensatz zu anionisch oder kationisch emulgierten oder dispergierten Neoprenpolymeren.
Bei Neoprenpolymeren handelt es sich um Elastomere auf der Basis von Polychloropren. Bei einer besonders vorteilhaf-
ten Ausführungsform der Erfindung wird der Neoprenlatex mittels Polyvinylalkohol emulgiert oder dispergiert und
bei dem jeweiligen Polymeren handelt es sich um ein Chloropren/Methacrylsäure-Copolymeres mit einem Säure-
§ äquivalent von 0,3 3 Mol Carboxyl/kg Latexfeststoffen.
Wenn mehr als 65 Gew.-% Feststoffe des Neoprens in die Beschichtungszusammensetzung eingearbeitet werden, ist die
Zusammensetzung nicht mehr thixotrop.
Nachdem die Polyurethandispersion hergestellt worden ist,
die den Neoprenlatex enthalten kann oder nicht enthalten kann, wird der Dispersion eine ausreichende Menge eines
Fluorkieselsäuresalzes einverleibt in einer Menge, die ^c ausreicht, um den pH-Wert der Zusammensetzung auf unter
7, vorzugsweise auf einen Wert zwischen etwa 4 und etwa 6, zu senken.
Die Einarbeitung von Silicofluorid in Polyurethandispersionen
ist aus der US-PS 4 332 710 bekannt. Es wurde bisher jedoch angenommen, daß es nur in geringen Mengen
nützlich ist und daß es, wenn es in Polyurethandispersionen eingearbeitet wird und die Dispersion erhitzt wird,
eine Koagulation des Polyurethans hervorruft. Wie aus
„c dieser Patentschrift hervorgeht, war es zweckmäßig, den
pH-Wert der Dispersion bei etwa 7 bis etwa 9 zu halten, da sonst eine offensichtliche Gelierung auftreten würde.
Dieser pH-Wert wurde eingehalten durch Verwendung eines Puffers, wie z.B. Borax oder dgl. Erfindungsgemäß erhält
3q man jedoch dann, wenn man den Polyurethandispersionen
ein Siliciumfluorid einverleibt, eine Zusammensetzung, die thixotrop ist und deren pH-Wert im sauren Bereich,
d.h. unter 7, vorzugsweise zwischen 4 und 6, liegt. Dieses Thixotropie-Phänomen äußert sich darin, daß das Material
_(- im Ruhezustand eine gelartige Konsistenz hat und daß es
beim Rühren rasch fließt und eher die rheologischen Eigenschaften einer flüssigen Zusammensetzung als diejenigen
einer gelartigen Zusammensetzung hat.
Es sei darauf hingewiesen, daß bei Umgebungstemperatur das
Silicofluoridsalz eine geringe Löslichkeit, d.h. eine solche von etwa 1 %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion,
hat. Die zum Auflösen erforderliche Zeit hängt von der Teilchengröße des Silicofluoridsalzes ab. In der
Regel wird ein Silicofluoridsalz mit einer Teilchengröße von 0,42mm (40 mesh) innerhalb von 10 bis 15 Minuten bei
umgebungstemperatur gelöst.
Die Beschichtungszusammensetzung wird gebildet durch mildes Rühren der wäßrigen anionischen Polyurethandispersion
mit oder ohne den Neoprenlatex bis zu einem solchen Grade, daß ein Wirbel entsteht. Das Alkalisilicofluorid wird dem
Wibel zugesetzt und das Rühren wird fortgesetzt, bis eine scheinbare Homogenität erzielt ist. Während das Silicofluorid
in die wäßrige anionische Dispersion eingemischt wird, dickt die Dispersion beträchtlich ein bis zu einem
solchen Ausmaß, daß sie nicht mehr gegossen werden kann. Beim schnellen Rühren wird die Thixotropie eliminiert und
die Zusammensetzung fließt frei. Es sei darauf hingewiesen, daß Silicofluoridsalze eine geringe Löslichkeit in den
Dispersionen haben und nur so viel eingearbeitet werden können. Die Dispersion mit dem Silicofluorid darin kann
dann erhitzt werden, um die Eindickung zu beschleunigen.
Bei Umgebungstemperatur fließt das Material beim Rühren, obgleich es in einem scheinbar koagulierten Zustand vorliegt.
Um einen stabilen pH-Wert unter 7, vorzugsweise von 5 bis 6, aufrechtzuerhalten, kann es zweckmäßig sein, die
Dispersion mit Borax oder dgl. abzupuffern.
Die thixotrope anionische Polyurethandispersion, welche die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung aufbaut,
eignet sich für die Herstellung von überzügen und insbesondere für die Beschichtung von Substraten mit
unregelmäßigen Oberflächen, d.h. aufgerauhten Oberflächen oder Webmustern. Wenn die Beschichtungszusammen-
setzung auf eine solche unregelmäßige Oberfläche aufbebracht
wird, kann sie aufgrund ihrer thixotropen Natur in Form einer einzigen Schicht in einer hohen Filmdicke
von beispielsweise 0,13 bis 0,64 mm (5-25 mils) Feststoffen aufgebracht werden. Beim Trocknen durch Verdampfen
bei Umgebungstemperatur oder erhöhten Temperaturen entsteht ein mikroporöser Überzug auf dem Substrat, wodurch
eine regelmäßige Oberfläche, d.h. eine nicht-aufgerauhte
Oberfläche entsteht, wodurch Webmuster und dgl. verdeckt werden. Vorzugsweise wird der Überzug in einer Dicke von
0,13 bis 0,64 mm (5 bis 25 mils) und insbesondere unter 0,38 mm (15 mils), als Trockenschichtdicke, aufgebracht.
Außerdem kann die thixotrope Polyurethandispersion auf ein Trennpapier aufgegossen und zu einem freien Film geformt
werden. Der freie Form kann als Bestandteil von Laminaten und dgl. verwendet werden.
Bei den Substraten, die am zweckmäßigsten mit der thixotropen
Beschichtungs-Zusammensetzung beschichtet werden, handelt es sich um poröse Substrate, wie Web- und Wirkstoffe,
Filze und Vliese, wie z.B. Spinnvliese (spun-bonded sheets), Nadelfilze (needled batts) und verleimte Vliese
(water leaves). Geeignete Fasern zur Herstellung der Substrate sind Naturfasern, insbesondere solche aus Baumwolle
(reine Baumwolle und mit Synthesefasern, wie Polyester und Nylon, gemischte Baumwollfasern) und Wolle
(weniger bevorzugt) sowie synthetische Fasern, wie Polyester-, Nylon-, Acryl-, Methacryl- und Rayon-Fasern.
Die Fasern können glatt oder gekräuselt sein und sie können Endlos- oder Stapelfasern darstellen oder die
Länge von Papierfasern haben. Die Auswahl der Fasern, die Art und der Aufbau des Substrats sowie das Flächengewicht
sind durch die Kosten, die Anforderungen an das Endprodukt und andere Überlegungen, wie sie in der Textil- und Textilbeschichtungsindustrie
üblich sind, bestimmt und hängen im wesentlichen nur von dem jeweiligen Endverwendungszweck
des beschichteten Substrats ab.
-21-
Erfindungsgemäß können auch poröse Substrate, wie sie beispielsweise
in den US-Patentanmeldungen 188 329 und 188 (DE-OS 31 36 790) beschrieben sind, mit Erfolg als
Substrate für die erfindungsgemäße mikroporöse Beschichtungszusammensetzung
verwendet werden.
Die zum Aufbringen der Beschichtungszusammensetzung auf
das jeweilige Substrat angewendete Beschichtungsmethode ist wichtig für die Erzielung einer regelmäßigen Endoberfläche.
Während der Beschichtung muß eine ausreichende Scherkraft einwirken gelassen werden, um eine Verflüssigung
und ein Fließen der thixotropen Zusammensetzung zu erzielen. Wenn eine unzureichende Scherkraft einwirkt,
2g verbleibt die thixotrope Zusammensetzung in ihrer gelartigen
Konsistenz und man erhält einen unregelmäßigen Überzug.
Eines der Merkmale der Erfindung beruht ferner darauf, 2Q daß die Zusammensetzung wegen ihrer thixotropen Natur
sich eher auf der Oberfläche des Substrats absetzt anstatt tief in dieses einzudringen. Die Beschichtungszusammensetzung
weist jedoch eine ausgezeichnete Haftung (Adhäsion) an den meisten Substraten auf, so daß ein akzeptables
Produkt entsteht.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung eignen sich die Beschichtungszusammensetzungen zum Beschichten von Leder
und vorzugsweise von Spaltlederstücken. Die Spaltleder-„Q
stücke weisen eine faserige Oberfläche auf und ihre Oberflächenbehandlung ist erforderlich, um diese Fasern
zu verdecken zur Erzielung einer narbenartigen Schicht. Die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung verdeckt
diese Fasern.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung haben sich die Beschichtungszusammensetzungen als besonders geeignet
zur Umwandlung einer Schweinsleder-Narbenschicht in ein
höchst akzeptables Produkt erwiesen· Wie allgemein bekannt,
weist Schweinsleder eine sehr zähe und harte Narbenschicht auf, die es besonders abriebsbeständig macht.
Schweinsleder ist jedoch charakterisiert durch Perforationen aufgrund der sich durch die gesamte Dicke der Haut
erstreckenden Haarfollikel. Es wurden bereits mehrere Versuche gemacht, um Schweinsleder so zu behandeln, daß
diese Perforationen eliminiert werden.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen sind
besonders gut geeignet zum Abdecken und Auffüllen dieser Perforationen, die auf die Haarfollikel zurückzuführen
sind, wegen der thixotropen Natur der Zusammensetzung. Eine Schweinsleder-Narbenschicht kann daher mit der erfindungsgemäßen
Zusammensetzung beschichtet werden, wobei die Perforationen nicht durch ein einen Farbstoff oder
ein Pigment enthaltendes Finish hindurchscheinen.
Es gibt somit mehrere Anwendungsgebiete für die erfindungsgemäßen thixotropen Polyurethandispersionen und sie
können besonders bevorzugt verwendet werden zum Beschichten von unregelmäßigen bzw. ungleichmäßigen Oberflächen,
um sie regelmäßig bzw. gleichmäßig zu machen.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
In ein Gefäß mit einer geeigneten Größe wurden 100 Gew.-Teile
einer wäßrigen anionischen Polyurethandispersion, bezogen auf die Feststoffe, wie in Beispiel 1 der US-PS
4 171 391 angegeben, eingeführt. Die Dispersion hatte einen Feststoffgehalt von 2 5 %. Zu der Polyurethandispersion
wurden 100 Gew.-Teile gemahlenes Siliciumdioxid, hergestellt von der Firma Illinois Mineral Co., vertrieben
unter dem Handelsnamen Imsil 15, zugegeben. Dann
wurden 100 Gew.-Teile, bezogen auf die Feststoffe, eines
-23-
Neoprenlatex mit einem Feststoffgehalt von 4 7 %, vertrieben
unter dem Handelsnamen Neoprene 115, dem 5 % Zinkoxid
und 2 % phenolisches Antioxidationsmittel, bezogen auf die Feststoffe, zugesetzt worden waren, mit der PoIyurethandispersion
und dem Siliciumdioxid vereinigt. Bei dem Neopren handelte es sich um das Chloropren/Methacrylsäure-Copolymere
mit einem Säureäquivalent von 0,33 Mol Carboxyl/kg Latexfeststoffe, dispergiert in Polyvinylalkohol.
Es wurden 0,3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschickung, Borax zugegeben und gemischt, bis die
Mischung homogen war. Der pH-Wert der dabei erhaltenen Zubereitung betrug 7,5. Zu der Beschickung wurde unter
Rühren unter Wirbelbedingungen über einen Zeitraum von 1 Minute 1 Gew.-% Natriumsilicofluorid, bezogen auf das
Gesamtgewicht der Beschickung, in Form eines trockenen Pulvers zugegeben. Das Natriumsilicofluorid wurde in den
Rührwirbel gegeben. Das Rühren wurde 15 Minuten lang fortgesetzt und 7 bis 8 Minuten nach der Zugabe das Natriumsilicof
luorids wurde eine merkliche Eindickung der Zusammensetzung festgestellt. Nach 15-minütigem Rühren
konnte die Zusammensetzung nicht mehr gegossen werden, durch schnelles Schütteln konnte die Zusammensetzung jedoch
wieder in eine freifließende gießbare Mischung umgewandelt werden. Die Zusammensetzung wurde bei Raumtemperatür
hergestellt. Der pH-Wert der Beschichtungszusammensetzung betrug etwa 6.
Ein Baumwoll-Polyester-Mischgewebe mit einem Gewicht von 270,4 g/m2 (8 ounce/yard2) und einer Dicke von 0,51 mm
(20 mils) wurde mit der Beschichtungszusammensetzung gemäß Beispiel 1 in einer Gewichtsmenge entsprechend 67,6
g/m2 (2 ounce/yard2) beschichtet. Der Überzug wurde aufgebracht,
indem man das Gewebe zwischen im Abstand voneinander angeordneten Walzen mit einer ausreichend hohen
Geschwindigkeit hindurchführte, um auf die Beschichtungszusammensetzung
eine ausreichende Scherkraft auszuüben,
so daß sie fließen konnte. Die Walzen hatten einen solchen Abstand voneinander, daß eine Naßfilmdicke von 0,64 nun
(25 mils) erzielt wurde. Das beschichtete Gewebe wurde 1 Stunde lang in einen Ofen mit Luftumwälzung bei 1210C
(25O0F) gebracht. Das auf diese Weise erhaltene beschichtete
Gewebe wies einen mikroporösen Polyurethan/Neopren-Uberzug
auf, der nicht rauh war, d.h. das Gewebe oder die Struktur des Gewebes nicht durchscheinen ließ. Das beschichtete
Gewebe war praktisch nur an seiner Oberfläche beschichtet, wobei nur sehr wenig Polymeres in die Faserstruktur
eindrang. Das Material wies ausgezeichnete physikalische Eigenschaften sowie ausgezeichnete ästhetische
Eigenschaften, die denjenigen von genarbtem Leder entsprachen,
auf. Ein Teil des beschichteten Gewebes wurde mit Exdechsennarbungspapier (Calcutta-Lizard), geliefert von
der Firma S.D. Warren Co., genarbt, wobei eine ausgezeichnete Wiedergabe des Narbungsmusters erzielt wurde.
Das Beispiel 2 wurde wiederholt, wobei diesmal jedoch das Gewebe ein 0,76 mm (30 mils) dickes, auf beiden Seiten
mit einem Flor versehenes und geschertes Baumwoll-Polyester-Mischgewebe
mit einem Gewicht von 270,4 g/m2 (8 ounce/yard2) war. Die Untersuchung des beschichteten Gewebes
gemäß diesem Beispiel ergab, daß die Beschichtungszusammensetzung in den Flor eindrang, so daß eine ausgezeichnete
Haftung zwischen dem Gewebe und der BeSchichtungszusammensetzung erzielt wurde. Der mikroporöse Überzug
auf der Oberfläche des Gewebes war auch nicht-rauh.
Das Material des Beispiels 2 wurde durch Übertragung mit
einem Polyurethanfilm auf Lösungsmittelbasis mit einer aufgerauhten
Oberfläche ähnlich den Haarzellen von natürlichem Leder, beschichtet. Das auf diese Weise hergestellte
Produkt wies ausgezeichnete physikalische Eigenschaften
und ein gutes Aussehen auf. Das Gewebe schien nicht durch, selbst wenn der Polyurethanfilm nur 0,04 mm (1,5 mils)
dick war. Die Gesamtdicke des Materials betrug 0,76 mm (30 mils).
In ein geeignetes Gefäß wurden 1000 Gew.-Teile einer Polyurethandispersion
mit 30 % Feststoffen mit der in Beispiel 1
2Q der US-PS 4 171 391 angegebenen Zusammensetzung eingeführt.
Unter Rühren wurden 150 Gew.-Teile gemahlenes Siliciumdioxid der Firma Illinois Mineral Co., vertrieben unter dem
Handelsnamen Imsil 15, eingeführt und es wurden 1,6 Gew.-Teile,
bezogen auf die Gesamtfeststoffe, eines braunen
j5 Farbstoffes zugegeben. Die Polyurethandispersion mit dem
Siliciumdioxid wies einen Feststoffgehalt von 39 % auf. 11/6 Teile Natriumsilicofluorid wurden zu der Polyurethandispersion
und dem Siliciumdioxid, vorher auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 angegeben hergestellt, zugegeben.
2Q Nach 15-minütigem Rühren entstand ein gelartiges Material,
das extrem dickflüssig war und die Struktur von Meringe hatte.
Die thixotrope Beschichtungszusammensetzung wurde beim
2g Rühren zu einer gießbaren Flüssigkeit (Fluid). Die Beschichtungszusammensetzung
des Beispiels 5 wies eine gute Lagerfähigkeit auf ebenso wie die Zusammensetzung gemäß
Beispiel 1, was sich darin äußerte, daß sie nach 2-wöchiger Lagerung in eine gießbare Flüssigkeit (Fluid) umgewandelt
2Q werden konnte.
Ein kreisförmiges Wirkgewebe aus Nylon mit einem Gewicht ok von 114,9 g/m2 (3,4 ounce/yard2) und einer Dicke von
0,33 mm (13 mils) wurde mit der Zusammensetzung des Beispiels 5 unter Anwendung des Beschichtungsverfahrens
des Beispiels 2 beschichtet, so daß ein mikroporöser trockener überzug einer Dicke von 0,76 mm (30 mils) erhal-
ten wurde. Das Flächengewicht des beschichteten Gewebes betrug 405 g/m2. Die Dichte der mikroporösen Schicht
betrug 0,6 g/cm3. Das Material hatte einen lederartigen Narbenknick. Die Oberfläche war extrem regelmäßig ähnlich
poliertem Kalbsleder.
Ein nicht-gewebter Filz aus 100 % Acrylfasern(von der
Firma Felters Company unter der Handelsbezeichnung Style 3308 erhältlich, mit einem Gewicht von 212,9 g/,2
(6,3 ounce/yard2) und einer Dicke von 1,27 mm (50 mils)
wurde beschichtet, indem man das Gewebe mit hoher Geschwindigkeit zwischen abgerundeten Abstandhalterstäben
hindurchführte, wobei sich die thixotrope Beschichtungszusammensetzung
des «Beispiels 5 an der Oberfläche des oberen Stabes anreicherte. Die Beschichtungszusammensetzung
ergab eine Naßbeschichtung auf dem Gewebe von 280 %. Das beschichtete Material wurde in einem Ofen mit Luftumwälzung
1 Stunde lang bei 1210C (2500F) getrocknet. Das
auf diese Weise erhaltene beschichtete Gewebe hatte eine regelmäßige Oberfläche und wies weder eine rauhe Oberfläche
auf noch schien die faserige Struktur des Substrats durch.
Nach dem Trocknen wurde der mikroporöse überzug eine
Minute lang unter Kontaktdruck bei 1350C (2750F) mit
einer Platte in Kontakt gebracht. Das fertige beschichtete Gewebe hatte eine Dicke von 0,76 mm (30 mils) und es
war keine weitere Beschichtung oder Oberflächenbehandlung erforderlich. Das beschichtete Gewebe hatte eine glatte
Oberfläche und die Faserstruktur des Substrats schien nicht durch. Die Oberfläche war mikroporös, was sich darin
äußerte, daß sie Wasser absorbierte. Das auf diese Weise erhaltene Material war als Schuhauskleidungsmaterial oder
dgl. geeignet und wies eine glatte obere Oberfläche und eine elastische Rückseite auf, die mit der inneren Schuhoberfläche
verklebt werden konnte.
-27-Beispiel 8
Nach den Angaben in der DE-OS 31 36 790 wurde ein Substrat hergestellt aus 100 Gew.-Teilen Filz
und 125 Gew.-Teilen, bezogen auf Feststoffe, einer Imprägnierungszusammensetzung
aus einer Polyurethandispersion und einem nicht-ionischen Neoprenlatex und Titandioxid,
alle Teile bezogen auf Feststoffe. Das Material wurde gepreßt, so daß entlang der Narbenschicht ein Dichtegradient
erzielt wurde. Die komprimierte Schicht wurde mit einer wäßrigen Polyurethandispersion besprüht und das
Verbundmaterial wurde in einer Warmpresse gepreßt. Es wurde nach den Angaben in Beispiel 7 mit der thixotropen
Beschichtungszusammensetzung des Beispiels 5 in einer Dicke von 0,89 mm (35 mils) beschichtet und getrocknet,
wobei man einaiO,38 mm (15 mils) dicken mikroporösen
Überzug erhielt. Der mikroporöse überzug wurde mit einer glatten Platte, beispielsweise einer solchen, wie sie
für die Lederbehandlung verwendet wird, beim Kontaktdruck in Kontakt gebracht.
Das Endprodukt hatte eine glatte Oberfläche mit einer ausgezeichneten
Haftung (Adhäsion) des Überzugs an dem Substrat. Das Material wies auch einen ausgezeichneten Narbenknick
auf, der mit demjenigen von natürlichem Leder vergleichbar war.
Eine Schweinsleder-Narbenschicht wurde mit der Beschichtungszusammensetzung
des Beipiels 1 in einer Menge von 1,6 g (Trockengewicht) pro 12 g Schweinsleder beschichtet.
Bei der mikroskopischen Untersuchung war zu sehen, daß die Poren oder Perforationen in dem Schweinsleder
durch die Beschichtungszusammensetzung ausgefüllt waren, wobei die Zusammensetzung noch mikroporös war. Obgleich
die Ausgangs-Oberfläche des Schweinsledersals Folge der Perforationen unregelmäßig war, war das mikroporöse
beschichtete Produkt regelmäßig und nicht-rauh. Die mikroskopische Untersuchung der Grenzfläche zwischen dem
Schweinsleder und dem mikroporösen überzug bei 20-facher Vergrößerung zeigte, daß die Defekte und Poren praktisch
gefüllt waren.
Ein wie in Beispiel 8 angegeben hergestelltes Substrat, IQ das jedoch nicht gepreßt worden war zur Erzeugung einer
Narbenschicht, wurde mit der Zusammensetzung gemäß Beispiel 5 unter Anwendung des Verfahrens des Beispiels 8
beschichtet. Das Ausgangssubstrat war an der Oberfläche faserig, während das beschichtete Endprodukt glatt war
5 und die faserige Struktur des Ausgangssubstrats nicht durchschien.
2Q Die Zusammensetzung des Beispiels 5 wurde auf ein Trennpapier
aus einem Polyesterfilm, der auf Cellulosepapier als Träger aufgebracht war, gegossen, indem man es zwischen
im Abstand voneinander angeordneten Walzen, die einen Abstand von 0,89 mm (35 mils) voneinander hatten,
wie in Beispiel 2 angegeben hindurchführte. Die in Form eines Überzugs aufgebrachte Zusammensetzung wurde 1
Stunde lang bei 1210C (2500F) getrocknet. Der resultierende
Gießling löste sich leicht von dem Trennpapier ab. Die abgetrennte Oberfläche war glänzend. Der freie Film
QQ war 0,51 mm (20 mils) dick, mikroporös und hatte eine
Dichte von 0,6 g/cm3.
Der freie Film war biegsam (geschmeidig) mit einer isotropen Dehnung von etwa 200 %. Ein Teil des freien Films
wurde durch Übertragung in Form einer Schicht auf die Oberfläche eines imprägnierten Vlieses einer Dicke von
0,76 mm (30 mils), hergestellt nach den Angaben in der US-Patentanmeldung Nr. 188 330, aufgebracht. Die Spaltle-
derzusammensetzung bestand aus 100 Gew.-Teilen eines synthetischen
Polyesterfilzes, modifiziert mit kleineren Mengenanteilen Rayon- und Polypropylenfasern/und 180 Gew.-Teilen
eines Koagulums der Polyurethandispersion gemäß Beispiel 1 der US-PS 4 171 391 und Titandioxid (gleiche Gewichtsmengenanteile
an Polyurethanpolymerem und Titandioxid). Der durch Übertragung in Form einer Schicht aufgebrachte
freie Film wurde mittels eines Klebstoffes mit dem Spaltleder verbunden, indem man ihn durch den Spalt von Kalanderwalzen
so hindurchführte, daß die glänzende Oberfläche den oberen Abschnitt des Verbundmaterials bildete. Das
beschichtete Produkt hatte das Aussehen von hochpoliertem Kalbsleder und wies einen lederartigen Narbenknick auf.
Das beschichtete Material kann weiterhin oberflächenbehandelt
werden, beispielsweise durch Narben in geprägten Kalanderwalzen, Aufbringen eines Decküberzuges mit gefärbten
Lacken zur Erzielung von Styling-Effekten und dgl. und es kann in Schuhoberledern, Taschenbüchern, Gürteln
und für andere Anwendungszwecke für gestyltes Leder verwendet werden.
Gegenstand der Erfindung ist somit eine thixotrope Beschichtungszusammensetzung,
die verschiedenen Substraten eine mikroporöse Oberfläche verleiht und außerdem das
Durchscheinen oder Aufrauhen der Oberfläche eliminiert. Die erfindungsgemäßen thixotropen Beschichtungszusammensetzungen
sind außerdem unbegrenzt stabil und verleihen den damit beschichteten Substraten überlegene Eigenschaften.
Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf spezifische bevorzugte Ausführungsformen, insbesondere
spezielle Materialien und spezielle Verfahren, näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann selbstverständlich,
daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern daß diese in vielfacher Hinsicht abgeändert und modifiziert
werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.
Claims (25)
1. Wäßrige Beschichtungszusammensetzung, g e k e η η
zeichnet durch eine wäßrige anionische Polyurethandispersion und ein Fluorkieselsäuresalz, die einen sauren
pH-Wert hat und thixotrop ist.
zeichnet durch eine wäßrige anionische Polyurethandispersion und ein Fluorkieselsäuresalz, die einen sauren
pH-Wert hat und thixotrop ist.
2. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyurethandispersion einen Feststoff
gehalt von 10 bis 50 Gew.-% aufweist.
3. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyurethandispersion einen Feststoffgehalt
von 20 bis 35 Gew.-% aufweist.
4. Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Poly
-2-urethan um ein vernetztes Polyurethan handelt.
5. Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluorkieselsäuresalz
ausgewählt wird aus der Gruppe Natriumsilicofluorid und Kaliumsilicofluorid.
6. Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Puffer ent-
IQ hält, um ihren pH-Wert unter 7 zu halten.
7. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Puffer Borax enthält.
IQ 8. Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche
1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen nichtionisch emulgierten Neopren-Latex enthält.
9. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie den Neopren-Latex in einer Menge
von bis zu 65 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Feststoffe der Zusammensetzung, enthält.
10. Verfahren zum Beschichten eines Substrats mit einer
unregelmäßigen Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß man
eine thixotrope wäßrige Polyurethandispersion auf die Oberfläche eines Substrats aufbringt und
die. Dispersion trocknet unter Bildung einer mikroporösen Oberfläche auf dem Substrat zur Herstellung eines beschichteten
Substrats mit einer regelmäßigen Oberfläche.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die thixotrope wäßrige Polyurethandispersion enthält
oder besteht aus einer wäßrigen Polyurethandispersion und einem Fluorkieselsäuresalz und einen sauren pH-Wert
hat.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die thixotrope Polyurethandispersion einen Feststoffgehalt
von 10 bis 50 Gew.-% aufweist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die thixotrope Polyurethandispersion einen Feststoffgehalt von 20 bis 35 Gew.-% aufweist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyurethandispersion vernetzt
ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluorkieselsäuresalz ausgewählt
wird aus der Gruppe Natriumsilicofluorid und Kaliumsilicofluorid.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die thixotrope Polyurethandispersion einen Puffer enthält, um den pH-Wert der Dispersion
unter 7 zu halten.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei dem Puffer um Borax handelt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Polyurethandispersion ein nicht-ionisch emulgierter Neopren-Latex enthalten ist.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Neopren-Latex in einer Menge von bis zu 65
Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Feststoffe, darin enthalten ist.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Substrat um
ein faseriges Substrat bzw. Fasersubstrat handelt.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das faserige Substrat bzw. Fasersubstrat ausgewählt
wird aus der Gruppe der gewebten und nicht-gewebten Gewebe und Filze.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet/
daß das faserige Substrat bzw. Fasersubstrat mit einem polymeren Harz imprägniert ist.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Substrat um
Leder handelt.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Substrat um Schweinsleder handelt.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 24, dadurch
gekennzeichnet, daß die thixotrope Polyurethandispersion unter Anwendung einer hohen Scherkraft aufgebracht
wird.
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