DE3508995A1

DE3508995A1 - Elektrostatisch beflocktes produkt

Info

Publication number: DE3508995A1
Application number: DE19853508995
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Aichi Murachi
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 1984-03-13
Filing date: 1985-03-13
Publication date: 1985-09-19
Anticipated expiration: 2005-03-14
Also published as: JPH0252623B2; AU572972B2; CA1224397A; AU3982185A; DE3508995C2; US4587149A; JPS60192620A

Description

Elektrostatisch beflacktes Produkt

Die Erfindung betrifft ein elektrostatisch beflocktes Produkt und insbesondere ein elektrostatisch beflocktes Produkt, bei dem an der zu beflockenden Oberfläche eines Grundmaterials durch eine Klebstoffschicht, die durch Polyurethan gebildet uird, das hergestellt uird, indem eine Mischung aus einem Isocyanat-UorpDlymer und Polyisocyanat mit Wasser gehärtet wird, Flockfasern angebracht sind.

Da bei einem elektrostatisch beflockten Produkt unabhängig von der Art des verwendeten Grundmaterial leicht erreicht werden kann, daß sich die Oberfläche des Produkts weich anfühlt und ein ansprechendes Aussehen hat, uierden diese Produkte in weitem Umfang als Textilwaren wie z.B. Kleidung, Fußbekleidung, Handtaschen und Produkte für die Raumgestaltung sowie für Elektrogeräte wie z.B. Fußwärmer und Heizdecken und Kraftfahrzeugteile wie z.B. Zubehör-

-it- DE ί+671

teile, V/erzierungen, Dichtungsatreifen und Fensterführungsleisten verwendet.

Als Polymer, das Klebstoffschichten für diese elektrostatisch beflockten Produkte bildet, wird im allgemeinen z.B. ein Polyacrylsäureester, ein synthetischer Kautschuk (z.B. Polychloropren) oder Polyvinylacetat verwendet. Diese Polymere führen jedoch - insbesondere unter harten Gebrauchsbedingungen - zu einer ungenügenden Abriebfestigkeit der beflDckten Oberfläche. Infolgedessen werden gegenwärtig elektrostatisch beflockte Produkte, bei denen die Klebstoff schichten durch wassergehärtetes Polyurethan, das eine hervorragende Abriebf estigk,eit hat, gebildet werden, in den Handel gebracht. Zur Erhöhung der Uärmebeständigkeit des wassergehärteten Polyurethans ist in dem Polyo1-Rohmaterial (das hauptsächlich aus hochmolekularen Polyolen besteht) eine geringe Menge niedermolekularer Polyole (z.B. Ethylenglykai, Propylenglykol usw.) enthalten. Das niedermolekulare Polyol verdichtet die Verteilung der Urethanbindüngen und der aromatischen Kerne in der Kette des Isocyanat-Vorpolymers und trägt dadurch zur Verbesserung der Abriebfestigkeit und der Wärmebeständigkeit usw. der beflockten Oberflächen der elektrostatisch beflockten Produkte bei, jedoch werden durch das Vorhandensein des niedermolekularen Polyols die zwischenmolekularen Kräfte des I socy anat-lio rpolymers verstärkt, während die Fließfähigkeit des Klebstoffs vermindert wird, was dazu führt, daß der zur Bildung der Klebstoffschicht durchgeführte Beschichtungsvorgang beeinträchtigt wird. Um die Fließfähigkeit der zur

OQ Bildung der Klebstoffschicht vorgesehenen Beschichtungsmasse derart zu verbessern, daß eine Beschichtung durchgeführt werden kann, ist die Zugabe einer großen Menge eines chlorhaltigen Lösungsmittels, das bei der Umsetzung zugegeben wird, oder die Verwendung eines entzündbaren polaren

oc Lösungsmittels zusammen mit dem chlorhaltigen Lösungsmittel notwendig. In dem ersterwähnten Fall wird jedoch die Kon-

^: ■ 3508395

-5- DE 4 67-1

zentration der festen Bestandteile in dem Hlebstoff herabgesetzt, was dazu führt, daß die Erzielung einer gewünschten Schichtdicke (im allgemeinen 80 bis 120 pm) der Klebstaffschicht durch einen Beschichtungsschritt kaum möglich ist, und in dem letztgenannten Fall müssen in der Umgebung, in der die Beschichtung durchgeführt wird, Vorsichtsmaßnahmen zum Brandschutz getroffen werden, wodurch auch der Beschichtungsvargang beeinträchtigt ujird. Da ferner ri i e Obergrenze der Menge, in der das niedermolekulare PoIyDl einem hochmolekularen Polyol pro 1 mol beigemischt werden kann, etwa 0,1 mal beträgt (wenn die Menge oberhalb dieses Grenzwerts liegt, geliert der Klebstoff und macht eine Beschichtung unmöglich), ist die Verbesserung der Abriebfestigkeit (insbesondere nach einer lifärmealterung) der beflockten Oberfläche begrenzt.

Die Erfindung betrifft ein elektrostatisch beflocktes Produkt, bei dem an der Oberfläche eines Grundmaterials durch eine Klebstoffschicht Flackfasern angebracht sind. Die Klebstoffschicht des erfindungsgemäßen elektrostatisch beflockten Produkts besteht aus Polyurethan, das durch Härtung einer Mischung aus einem Isacyanat-Uorpolymer und Polyisocyanat mit Wasser gebildet wird, und das Polyal-Rohmaterial für das Isocyanat-Vorpolymer ist eine Mischung aus einem hochmolekularen Polyal als Hauptbestsndtei1 und 0,h bis 1,5 mal Triethanolamin pro Mol des hochmolekularen Polyols.

Das erfindungsgemäße elektrostatisch beflockte Produkt mit go dem vorstehend beschriebenen Aufbau zeigt an seiner beflockten Oberfläche selbst unter harten Gebrauchsbedingungen eine ausreichende Abriebfestigkeit, υπα ferner kann der zur Bildung der Klebstoffschicht mit einer Beschichtungsmasse durchgeführte Beschichtungsvorgang bei dem gc erfindungsgemäßen elektrostatisch beflockten Produkt ahne Schwierigkeiten war sich gehen. Infnlgedes^en kann das

-6- DE 4671

erfindungsgemäße elektrostatisch beflQCkte Produkt auf einem Gebiet (insbesondere als Produkt, das für die Anwendung im Freien vorgesehen ist) angewandt werden, auf dem die Anwendung üblicher elektrostatisch beflockter Produkte eingeschränkt ist.

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht und zeigt einen Teil eines Beispiels für das erfindungsgemäße elektrostatisch beflock te Produkt.

Das in Fig. 1 gezeigte elektrostatisch beflockte Produkt besteht aus einem Grundmaterial 1 aus einem Kautschuk, einem Kunststoff, einem Metall usw., an dessen Oberfläche durch eine Klebstoffschicht 2 Flockfasern 3 angebracht sind. Die Flockfasern 3 bestehen aus Polyamidfasern, PoIy-

2Q esterfasern, Kunstseidenfasern usw., die durch Zerschneiden von Spinnkabeln erhalten wurden und gefärbt oder einer Galvanisierungsbehandlung unterzogen worden sind.

Die Rohmaterialien für das wassergehärtete Polyurethan, das im Rahmen der Erfindung zur Bildung der Klebstoffschicht 2 dient, sind die folgenden:

(A) Polyol-Rohmaterial: Mischung aus einem hochmolekularen Polycl als Hauptbestandteil und 0,4 bis 1,5 mol, vorzugsor, .JEiSE 0,6 bis 1,0 mol, Triethanolamin pro Mol des hochmolekularen Polyols.

ülenn der Gehalt des Triethanolamins oberhalb des vorstehend Deschriebenen Mischungsbereichs liegt, können bezüglich der

gc Abrieüf estigkeit - insbesondere nach der klärmealterung , nach dem Befeuchtungsversuch und nach dem Bewetterungsver-

-7- OE '4671

such - keine guten Ergebnisse erhalten werden. Als hochmolekulares Polyal, das vorstehend erwähnt wurde, werden dioder höherfunktianelle Polyetherpolyale oder Palyesterpalyole usw. mit einem Durchschnittsmolekulargewicht von BOG bis 5ODD verwendet. Wenn das Durchschnittsmolekulargeujicht weniger als 800 beträgt, erhöht sich der Anteil der Urethanbindungen in der Hauptkette, was zu einer Uerminaerung der Fließfähigkeit der zur Bildung der Klebstoffschicht dienenden Beschichtungsmasse führt, während im Fall eines Durchschnittsmolekulargewichts von mehr als 50G0 der Abstand zwischen den Urethanbindungen zu groß wird, was zur FaIgG hat, daß die Abriebfestigkeit bei Raumtemperatur unc bei hoher Temperatur abnimmt.

Beispiele für das Polyetherpolyal sind Diale wie z.B. PoIypropylenglyka1, Polyethyleng lyko und Pd Iypropylenethylenglykol und Triole wie z.B. ein Reaktionsprodukt von Propylenoxid und Glycerin und ein Reaktionsprodukt von Propylenoxid und Trimethylolpropan.

Beispiele für das Polyesterpolyol sind Adipinsäureester wie z.B. Polypropylenadipat und Poly butylenadipat.

(B) Polyisocyanatbestandtei1: Als Polyisocyanatbestandtei1 können 4 , k ' -Diphenylmethandiisocyanat , 2 , it-Taluylendi isocyanat, 2,6-Toluylendiisacyanat, Xyloldiisocyanat, 1-Methoxyphenyl-2,4-diisocyanat, k ,k'-Biphenylendiisacyanat, 3, 3'-Dimethyl-^, i+'-biphenylendiisocyanat, ^,^',^"-Triphenylmethandiisocyanat usw. verwendet werden.

Durch in üblicher Weise erfolgende Umsetzung des vorstehend

beschriebenen PolyolbestandteiIs CA) und des vorstehend beschriebenen Polyisocyanatbestandteils (B) in einem Äquivalentverhältnis DH/IMCG = 1/1,5 bis 1/7 in einem Lösungsgc mittel wie z.B. Trinhlorethylen kann im Rahmen dpr Erfindung der Hiebstoff, der aus dem Isocyanat-vOrpolymer unn

-θ- DE 4671

dem nicht umgesetzten Po lyisocyanat besteht, erhalten werden. Wenn in diesem Fall weniger als 1,5 Äquivalente WCD vorhanden sind, wird die Abriebfestigkeit in einer heißen Atmosphäre vermindert, während beim Vorhandensein von mehr als 7 Äquivalenten NCD die Abriebfestigkeit nach dem Bewetterungsversuch und nach dem Befeuchtungsversuch im Vergleich zum Normalzustand vermindert ist.

Der auf diese Weise erhaltene Hiebstoff hat einen Feststoffgehalt von mehr als 8D Geiu.-% und zeigt eine gute Fließfähigkeit. Infolgedessen kann der Klebstoff z.B. durch Bürsten bzw. Streichen aufgetragen werden, und durch einen Beschichtungsschritt kann .eine ausreichende Dicke (80 bis 12D pm) der Klebstoffschicht erhalten werden; d.h., der Klebstoff zeigt bei der Beschichtung bzw. beim Auftragen eine gute Verarbeitungsfähigkeit.

Über den Grund dafür, daß der vorstehend beschriebene KIeD-stoff für die Verwendung im Rahmen der Erfindung im Vergleich zu Klebstoffen, die unter Verwendung eines Polyol-Rohmaterials hergestellt werden, das übliche niedermolekulare Polyole enthält, eine gute Fließfähigkeit zeigt, herrscht noch keine Klarheit, jedoch wird vermutet, daß die gute Fließfähigkeit darauf zurückzuführen ist, daß in die Kette des Isocyanat-Vorpolymers anstelle einer niedermolekularen (C_n- bis C,-) Kohlenwasserstaffkette die Heteroatomkette (-Cp₁-IM-Cj;,-) des heterocyclischen Ringes einge-

Fz

führt wird, wodurch der Freihei tsgrad bzw. die Bewegungsggfreiheit der Kette erhöht wird. Ferner zeigt Triethanolamin, obwohl der Grund dafür noch unklar ist, im Unterschied zu niedermolekularen Polyolen kaum Neigung, bei der Umsetzung mit dem Polyisocyanat ein Gelieren hervorzurufen, und folglich kann Triethanolamin mit dem hochmolekularen girPolyol in einer etwa äquimolaren Menge vermischt werden, id ie es vorstehend erwähnt wurde, was zu einer Erhöhung der

-9- DE 4671

Vernetzungsdichte führt, wenn das Reaktianspradukt durch Wasser gehärtet ujird, und infolgedessen kann ein elektrostatisch beflocktes Produkt, das auch unter harten Gebrauchsbedingungen eine ausreichend hohe Abriebfestigkeit der beflockten Oberfläche hat, erhalten werden.

Außerdem kann unmittelbar vor oder nach dem Auftragen des Klebstoffs ein Katalysator wie z.B. Triethylamin, Triethylendiamin oder Dibutylzinndilaurat, der üb licherweise für die Härtung von Polyurethan verwendet wird, zu dem Klebstoff gegeben werden. ,

Die Erfindung wird nachstehend zu ihrem besseren Verständnis unter Bezugnahme auf die folgenden Abriebversuche, die in den Beispielen und Vergleichsbeispielen durchgeführt wurden, erläutert.

(1) Herstellung des Grundmaterials bzw. Substrats:

Ein Grundmaterial wurde durch Zuschneiden eines Plattenmaterials mit einer Dicke von 2 mm, das durch 30minütiges Vulkanisieren einer EPDM-Mischung aus den folgenden Bestandteilen in einer Form bei 1S0 ⁰C erzeugt worden war, hergestellt.

Gew.-Teile

EPDM 100

Ruß 67,5

Mineralöl 35

oQ Zinkweiß 5

Stearinsäure 1

Vulkanisationsbeschleuniqer 2 Schwefel 1,5

-1D- DE 4671

(2) Herstellung von Klebstoffen:

Zu einer Mischung aus Po Iyο1-Rohmaterial (A) und Polyisocyanat-Rohmaterial CB), die in Tabelle 1 gezeigt sind, wurde Trichlorethylen in einer derartigen Menge gegeben, daß der Feststoffgehalt etwa 83 Gew.-% betrug, und die Rohmaterialien wurden 3 h lang bei 80 ⁰C in Gegenwart von I\l„-Gas zur Reaktion gebracht, um jeden Klebstoff herzustellen. Die Viskosität der auf diese Weise erhaltenen Klebstoffe betrug etwa 5OD bis 120D mPa.s (bei 20 ⁰C).

Ferner wurde der Klebstoff von Vergleichsbeispiel 5 dadurch erhalten, daß ein Polyol-Rohmaterial, das aus 1 mal PoIypropylenglykol (Durchschnittsmalekulargeuicht: 3DD0) und 0,1 mol Ethylenglyko1 erhalten worden war, und ein Polyisocyanat-Rohmaterial (4,4'-Diphenylmethandiisocyanat) in einem Äquivalentverhältnis DH/IMCO = 1/4 vermischt wurden, zu der Mischung Trichlorethylen in einer derartigen Menge gegeben wurde, daß der Feststoffgehalt etwa 3D % erreichte,

2Q und die beiden Rohmaterialien in der vorstehend beschriebenen kleise zur Reaktion gebracht wurden. Die Viskosität des Klebstoffs betrug etwa 3DD0 mPa«s (bei 20 ⁰C).

3508

-11-

DE

1

Vergleichs-

1

2

Polyo1-Rohma

yol ;

ekular-

; 3DGD

Tabelle 1

(mal

PDly-

Palyisacyanat-Rahma-

beispiel

2

3

Hochmole-

Durch

geuiicht

terial (A)

1 mal

tsrial (B) = MDI;

Beispiel

3

12

kulares

schnitt s-

PPT

; 3000

TEA

hach-

Mischungsverhältnis

M

4

13

Pal

mal

; 3000

pro

molekula

,3

van (A) zu MDI (ange

5

11

5

S-

PPT

; 3000

des

ren

geben als Äquivalent

Il

6

4

PPT

; 3000

els)

,4

verhältnis OH/IMCD) :

Il

7

PPT

; 2000

,5

Il

a

PPT

; 1000

0

,6

Il

9

PPT

; 3000

,7

1/1»

10

Il

10

PPG

; 3000

0

,7

Π

11

PPT

; 3000

0

,7

Il

Uergleichs-

PPT

; 3000

0

,S

1/4
j

Il

beispiel

PPT

; 300D

0

,9

1/4

Il

PPT

; 3000

0

,a

1/4

15

Beispiel

PPT

0

,3

1/4

Il

PPT

; 3000

0

,5

1/4

Vergleich

3000

0

,6

1/4

beispiel

PPT

3000

1

1/4

PPT

3000

1

,7

1/4

20

PPT

1

7

1/4

PPT

1

,7

1/4

7

1/4

0

1/1 ,3

25

Q

1/2

0

1/6,7

1/7,3

TEA = Triethanolamin; MDI = 4,4'-DiphenylmethandiisDcyanat; PPT = Reaktiansprodukt van Propylenoxid und Glycerin; PPG = Palyprapylenglyko1

ORIGINAL INSPECTED

-12- DE 4671

(3) Herstellung von Proben des elektrostatisch beflockten Produkts:

Jeder der in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellten Klebstoffe wurde durch Bürsten bzw. Streichen in einer Dicke von etiua 1OD pm (nach dem Trocknen) auf das Grundmaterial, das in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellt ujorden war, aufgetragen, und kurze Nylon- bzw. Polyamidfasern (Feinheitsgrad: 3,3 dtex; Länge: 1,2 mm) wurden IQ durcn elektrostatisches Beflocken unter Anwendung eines üblichen Verfahrens auf die Klebstoffschicht aufgebracht. Danach wurde jede Probe 3 min lang in Dampf auf 1GO ⁰C erhitzt, um die Klebstof-fschicht zur Herstellung eines elektrostatisch beflockten Produkts zu härten.

(4) Abriebversuch:

Jede der auf diese Weise erhaltenen Produktproben wurde jeweils wie folgt einem Abriebversuch

(1) in einer Atmosphäre im Normalzustand,

(2) nach einem Befeuchtungsversuch,

(3) nach einer üJärmealterung und einem Befeuchtungsversuch, O) nach einem Bewetterungsversuch und einem Befeuchtungsversuch oder

(5) in einer Atmosphäre mit hoher Temperatur

unterzogen. Ferner wurde die Probe bei dem Versuch (3) eine Woche lang bei 80 ⁰C stehengelassen, und bei dem Versuch (k) wurde die Probe '+D h lang in einer Bewetterungsver-

3Q Suchsvorrichtung (mit zwei Kohlelichtbogenlampen) stehengelassen.

Eine Abriebversuchsvorrichtung des KE-Typs (Reibungsteil:

3 mm dickes Glas; Belastung: 3 kg; Frequenz der Reibungs-

gg zyklen: 60/min; Reibungsweg: 1'+5 mm) wurde angewendet, und

Jie Anzahl der Reibungszyklen (Obergrenze: 30.000 Zyklen)

3508S35

-13- Dl itc.7-

bis zur Freilegung der Oberfläche des Grundmaterials wurde gemessen und ist jeweils in T a α e 11 e 2 angegeben. ^rerne: wurde der Befeuchtungs-Abriebversuch durchgeführt, ind?~ jede Probe 1 h lang in LJasser eingetaucht wurde, die Pro!??.-an der Versuchsvorrichtung angebracht wurde und jeweils nach 2D00, ^000, 60Q0 usw. Reibungszyklen auf dis Reiciungsfläche 2 ml Wasser gesprenkelt wurden.

Die auf diese Weise erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle L gezeigt.

Wie aus Tabelle 2 hervorgeht, zeigte in den erfindungsgemä-Ben Beispielen jede Probe .bei allen Versuchen eine susgezeichnete Abriebfestigkeit. Andererseits zeigten die Prnduktproben in dem Fall, daß die Menge (in mal pro 1 mol des hochmolekularen Polyols) des beigemischten Tr!ethanolamin= außerhalb des erfindungsgemäß definierten Bereichs lag (Vergleichsbeispiele 1 und 2), daß das Mischungsverhältnis des Polyols zu dem Polyisocyanat zu groß (Vergleichsbeispiel 3) oder zu klein (Vergleichsbeispiel '4) war oder daß in das Polyo1-Rohmateria] anstelle von Triethanolamin niedermolekulare Polyole eingemischt wurden (Vergleichsbeispiel 5), bei allen Versuchen eine Abriebfestigkeit, die viel schlechter war als die Abriebfestigkeit der erfindungsgemäßen Proben.

ORIGINAL INSPECTED

DE ί+67 1

1	l/ersuchs-	Tabelle 2	Normal	nach Be-	nach Wär-	nach Be	in Atmo
	beispiele		zustand	feuch-	alterung	wette	sphäre
			(χ 100)	tungs-	und nach	rung s-	mit hoher
		Abriebversuch		versuch	Befeuch	versuch	Temperatur
			(x 100)	tungsver	und nach	(x 100)
				such	Befeuch
				(x 100)	tung s-
					versuch
					(x 100)
IC		100	50	53	45	64
	l/ergieichs-
	beispiel 1	210	150	110	120	120
	Beispiel 1	210	155	110	125	120
	2	210	155	110	125	130
15	3	210	160	115	130	130
	" it	210	210	195	165	140
	5	210	210	200	175	140
	S	210	160	115	130	135
	7	210	20 0	200	180	145
	a	210	200	210	iao	145
	9	210	200	200	150	130
	10	250	155	185	120	130
	¹¹ 11	100	50	70	30	31
	/srgleichs-
25	beispiel 2	31	17	35	12	21
	" "3	200	154	125	145	120
	Beispiel 12	210	155	135	150	120
	13	10 0	15	35	9	51
	'ergleichs-
30	e i s ρ i ε 1 U	30	10	5	5	10
	Il IT. -J

Claims

Patentansprüche

1. Elektrostatisch beflocktes Produkt mit einem Grundmaterial, an dessen Oberfläche durch eine Klebstoffschicht FlDckfasern angebracht sind , wobei

(a) die Klebstoff schicht durch Polyurethan gebildet idird, das durch Härten einer Mischung aus einem Isacyanat-Uorpolymer und Polyisocyanat mit Wasser hergestellt wird, und

(b) das Polyol-Rohmaterial für das Isacyanat-Worpolymeτ eine Mischung aus hochmolekularem Polyol als Hauptbestanateil und G,k bis 1,5 mal Triethanolamin pro 1 mal hochmolekulares Polyal ist.

2. Elektrostatisch beflecktes Produkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyal-Rohmaterial für das Isocyanat-Varpolymer eine Mischung aus dem hochmolekularen Polyal als Hauptbestandteil und 0,6 bis 1,0 mal Triethanolamin pro 1,0 mal des hochmolekularen Polyols ist.

3. Elektrostatisch beflocktes Produkt nach Anspruch '■ , dadurch gekennzeichnet, daß das Durchschnittsmolekulargeujicht des hochmolekularen Polyols 800 bis 5000 beträgt.

-Z- DE ^671

1 k. Elektrostatisch beflocktes Produkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus dem Isacyanat-Vorpalymer und PolyisDcyanat durch Umsetzung eines Polyolbestandteils und eines PolyisDcyanatbestandteils in einem

5 Äquiualentverhältnis DH/IMCD = 1/1,5 bis 1/7 erhalten wird.