DE69720461T2

DE69720461T2 - Epoxybinder enthaltender flächenreissverschluss

Info

Publication number: DE69720461T2
Application number: DE69720461T
Authority: DE
Inventors: L. Guy Donaruma
Original assignee: Velcro Industries BV
Current assignee: Velcro Industries BV
Priority date: 1996-01-16
Filing date: 1997-01-16
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2017-01-17
Also published as: WO1997026133A1; DE69720461D1; ES2192262T3; US5656351A; EP0912331A1; JP2000503230A; CA2243171A1; EP0912331A4; EP0912331B1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Flächenreissverschlüsse.
Flächenreissverschlüsse umfassen zusammenpassende Streifen oder Flicken von fadentragenden Haken und Schlingen. Einfädige oder mehrfädige Schlingen werden in einen Textilträger oder Boden gestrickt oder gewoben, um die Schlingenkomponente des Verschlusses zu erzeugen. Um die Hakenkomponente zu erzeugen, werden einfädige Schlingen auf dieselbe Art und Weise gewoben, dann durch ein Hakenschneideverfahren geleitet, bei welchem Teile der einfädigen Schlingen weggeschnitten werden, um Haken zu erzeugen. Die Schlingen und Haken werden hier zusammen als "Haufen" bezeichnet.
Ein Bindemittel wird auf die Bodenseite der Haken- oder Schlingenkomponente auf solch eine Art und Weise aufgetragen, dass es den Boden imprägniert, um das Reibungsverhaken der Haufenfilamente mit den Bodenfilamenten mit einer Klebstoffbindung zu ergänzen, das ein Ergebnis des Webverfahrens ist.
Die Bindemittelmatrix fügt dem Verschluss Festigkeit und Haltbarkeit hinzu. In Abhängigkeit von der Qualität des Bindemittels können die Haken und Schlingen aus dem Boden gezogen werden, und der Boden beginnt nach mehreren Zyklen des Schließens und Öffnens des Verschlusses auszufransen. Beschädigung kann auch während der Herstellung des Verschlusses auftreten, z. B. an den Schlingen während eines "Aufrauh"verfahrens, bei welchem sie mit einer Walze mit einer Oberfläche, die durch geschnittene Drähte erzeugt wurde, in Kontakt gebracht werden, um die Schlingen zu recken und folglich die Abziehfestigkeit der Haken/Schlingenbindung zu erhöhen, oder an den Haken während des vorstehend beschriebenen Hakenschneideschritts.
Folglich ist die Festigkeit des Bindemittels wichtig beim Bereitstellen von ausreichend Widerstand gegen das Haken- oder Schlingenherausziehen während der Herstellung und Verwendung. Das für das Bindemittel verwendete Material wird die Leistung des Verschlusses sehr beeinflussen. Es ist wünschenswert, dass das Material in der Lage ist, zahlreichen Zyklen des Öffnens und Schließens standzuhalten, und unter Wasch- oder Trockenreinigungsbedingungen nicht merklich zusammenzubrechen.
Außer dem bestimmten Material, das für das Bindemittel verwendet wird, kann die Art und Weise, auf welche das Bindemittel aufgetragen wird, die Leistung des Verschlusses beeinflussen. Für optimale Festigkeit sollte das Bindemittel den Boden so vollständig wie möglich imprägnieren. Gleichzeitig sollte es nicht in die Haken oder Schlingen einziehen dürfen, weil dies ihre Fähigkeit beeinträchtigt, ineinanderzugreifen, und die Wirksamkeit des Verschlusses verringert.
Die Art und Weise, auf welche ein Bindemittel aufgetragen wird, beeinflusst auch die Kosten, um den Verschluss herzustellen. Gegenwärtige Verschlüsse verwenden häufig Bindemittel, welche als Lösung oder als Dispersion auf den Boden aufgetragen werden. Diese Bindemittel erfordern zusätzliche Chemikalien, um ihr Aushärten (Vernetzen) zu bewirken, und Öfen, um sie zu trocknen und das Vernetzen zu fördern; die Fertigungsstraße kann infolgedessen ziemlich lang sein. Die Chemikalien, die zum Vernetzen des Bindemittels verwendet werden, z. B. Formaldehyd oder Aziridine, sind häufig umweltmäßig nicht wünschenswert, wenn nicht giftig. Anders erfordern die Schmelzbindemittel, daß der Boden und das Bindemittel während des Auftragens erwärmt werden. Folglich sind häufig hohe Energie- und Kapitalkosten, umfangreiche Fabrikarbeitskraft und Bodenfläche sowie Umweltunerwünschtheit mit den Bindemitteln verbunden, die gegenwärtig in Flächenreissverschlusssystemen verwendet werden.
Neue Bindemitteln werden fortwährend gesucht, welche preiswert, bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten leicht aufzutragen sein würden, und welche bei Verwendung hoch beständig gegen die Bedingungen sein würden, die bei Flächenreissverschlüssen, z. B. Waschen und Trockenreinigung, angetroffen werden.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung weist verbesserte Flächenreissverschlüsse auf, die mit verschiedenen Bindemitteln hergestellt wurden, welche die Festigkeit und Haftbarkeit des Verschlusses verbessern. In einem ersten allgemeinen Gesichtspunkt, weist eine Haken- oder Schlingenkomponente eines Flächenreissverschlusses einen Bodenbogen und einen Stapel von Haken- oder Schlingenelementen, die sich vom Bodenbogen erstrecken, und ein festgewordenes Bindemittel auf, das den Bodenbogen imprägniert. Das Bindemittel umfaßt vorteilhafterweise einen Duroplastepoxidklebstoff, wobei der Verschluss mit hervorragender Haltbarkeit und Beständigkeit gegen Waschen und Trockenreinigung bereitgestellt wird. Es wurde festgestellt, dass auch die Ausfransbeständigkeit des Verschlusses hervorragend ist. In bevorzugten Ausführungsformen ist das Bindemittel ein Zweikomponentenepoxidklebstoff, d. h. ein Klebstoff, der ein Epoxidharz und ein Vernetzungsmittel umfaßt, das, wenn es mit dem Harz gemischt wird, bewirkt, dass das Gemisch fest wird. Vorzugsweise weist der Klebstoff bei Raumtemperaturen eine verhältnismäßig lange Topfzeit (Zeit vor Festwerden), vorzugsweise größer als 20 Minuten für 100 g Masse, und bei mäßig erhöhten Temperaturen eine verhältnismäßig schnelle Vernetzungszeit auf, vorzugsweise weniger als 5 Minuten, stärker bevorzugt von weniger als 1 Minute bei 93–149°C (200 bis 300°F). Diese Ausgewogenheit der Eigenschaften ermöglicht, dass das Bindemittel bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten leicht aufgetragen und vernetzt wird.
Es ist auch bevorzugt, daß die beiden Komponenten bei Raumtemperatur flüssig sind, was ermöglicht, dass sie leicht gemessen und gemischt werden, ohne sie zu schmelzen oder zu lösen.
Bevorzugte Epoxidharze schließen die Reaktionsprodukte von Bisphenol A oder Bisphenol F und Epichlorhydrin ein. Bevorzugte Vernetzungsmittel schließen aliphatische Amine, aminfunktionelle Polyamide, Anhydride, Merchaptane und cycloaliphatische Amine ein.
In einem anderen Gesichtspunkt weist die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Komponenten für Flächenreissverschlüsse auf, bei welchem eine Schicht eines Duroplastepoxidbindemittels auf einen Bodenbogen mit einem Stapel von Haken oder Schlingen aufgetragen wird, z. B. wird der Bodenbogen mit einem Epoxidklebstoff unter Bedingungen gesättigt, die das Durchdringen der Dicke des Bodenbogens ohne Verschmutzung des Stapels ermöglichen, und danach wird das Epoxidharzbindemittel vernetzen gelassen, um ein festgewordenes Epoxidbindemittel zu erzeugen. Das Epoxidharz ist vernetzbar, und der Epoxidklebstoff schließt ein Vernetzungsmittel ein, das so ausgewählt ist, dass das Vernetzen Vernetzungsbindungen zur Folge hat.
Bedingungen, welche geeignetes Durchdringen ermöglichen, schließen das Aufstreichen des Epoxidklebstoffs mit einem Beschichtungsmesser, welches ihn in die Lücken des Bodenbogens drängt, ein; Auftragen des Klebstoffs an einer Position auf dem Bodenbogen, welcher zwischen zwei Stützpunkten aufgehängt ist, und Drücken des Messers gegen den Bodenbogen, so dass er um die Messerschneide auf V-förmige Art und Weise gebogen wird. Ein anderes Verfahren, welches geeignetes Durchdringen ermöglicht, ist das Walzbeschichten, ein Verfahren, das auf dem Fachgebiet des Beschichtens bekannt ist.
In bevorzugten Ausführungsformen dieses Gesichtspunkts wird der Klebstoff im Wesentlichen unmittelbar vor dem Auftragen des Klebstoffs durch Mischen der vorherbestimmten Teile eines Epoxidharzes und eines Vernetzungsmittels für das
Epoxidharz erzeugt; das Bindemittel wird durch Walzbeschichten aufgetragen; und das Vernetzen wird durch Erwärmen des Klebstoff-imprägnierten Bodens, stärker bevorzugt durch Erwärmen auf 93–149°C (200 bis 300°F) beschleunigt. Bestimmte Epoxid/Vernetzungsmittel-Kombinationen werden vorzugsweise bei Raumtemperatur vernetzt, wie auf dem Fachgebiet bekannt ist.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung und aus den Patentansprüchen ersichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist eine Perspektivansicht eines Flächenreissverschlusses, teilweise auseinandergezogen, die zusammenpassende Streifen von Hakenelementen und Schlingenelementen zeigt.
2 ist eine Perspektivansicht, stark vergrößert, von einem Streifen von Hakenelementen, die die Haken zeigt, die in einem Gewebeboden eingewoben sind.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Wie vorstehend festgestellt, umfassen Flächenreissverschlüsse zusammenpassende Streifen oder Flicken von fadentragenden Haken 12 und Schlingen 14, wie in 1 gezeigt. Wie in 2 gezeigt, werden die Haken 12 in einen Textilträger oder Boden 16 gewoben. Entsprechend sind die Schlingen 14 in einen Boden 16 gestrickt oder gewoben. Um die Haken 12 und Schlingen 14, die allgemein als Stapelelemente bezeichnet werden, am Boden 16 zu befestigen und die Fasern 18 zu binden, aus denen sich der Boden miteinander zusammensetzt, auf eine Art und Weise, um den beteiligten Kräften standzuhalten, wird der Boden mit einem Harzbindemittel imprägniert, das durch die Stippenbildung 19 nahegelegt wird, um eine Verbundstoffstruktur zu erzeugen.
Geeignete Materialien für den Boden und die Verschlusselemente sind auf dem Fachgebiet bekannt, z. B. Nylon oder Polyester-Fasern.
Geeignete Klebstoffe zur Verwendung in der Bindemittelschicht sind Duroplastepoxidklebstoffe, d. h. Klebstoffe, welche ein Harz mit Epoxidresten einschließen, die sich mit einem Vernetzungsmittel umsetzen, um Vernetzungen zwischen den Polymerketten des Harzes zu erzeugen, damit, wenn so vernetzt, der Klebstoff nicht geschmolzen werden kann. Der Klebstoff kann ein Einkomponentenklebstoff sein, d. h. das Epoxidharz und das Vernetzungsmittel können sich bei Raumtemperatur nicht umsetzen, wenn sie gemischt werden, und können folglich vor dem Auftragen gemischt und gelagert werden, oder ein Zweikomponentenklebstoff, d. h. das Vernetzungsmittel und der Klebstoff setzen sich, wenn sie gemischt werden, bei Raumtemperatur um und können folglich nur unmittelbar vor dem Auftragen gemischt werden. Zweikomponentensysteme sind wegen ihrer schnellen Vernetzungsgeschwindigkeit bei erhöhten Temperaturen bevorzugt. Wenn ein Einkomponentensystem verwendet wird, ist es bevorzugt, daß es einen Beschleuniger enthält, wie auf dem Fachgebiet bekannt ist, um die Vernetzungsgeschwindigkeit bei der gewünschten Vernetzungstemperatur zu erhöhen.
Bevorzugte Epoxidharze schließen solche auf Basis von Bisphenol A, z. B. Epoxidharze, im Handel erhältlich von Shell unter den Handelsbezeichnungen EPON 828 und EPON 825, solche auf Basis von Bisphenol F, z. B. solche, die im Handel erhältlich sind von Shell unter der Handelsbezeichnung EPON 868, und ähnliche Harze, die zur Verringerung der Viskosität modifiziert wurden, z. B. EPON 813, 815 und 8132 Harze, ein. Allgemein ist es bevorzugt, daß das Harz bei Raumtemperatur flüssig ist.
Geeignete Vernetzungsmittel schließen ein, sind aber nicht beschränkt auf aliphatische Amine, wie solche, die von Shell erhältlich sind unter den Handelsbezeichnungen EP1-CURE 3270 und 3274, Polyamide, Amidoamine, Anhydride, Mercaptane und andere Vernetzungsmittel für Epoxidharze, von denen viele dem Fachmann bekannt sind.
Der Klebstoff kann andere herkömmliche Zusatzstoffe, z. B. Pigmente und flammhemmende Zusatzstoffe, enthalten, wie auf dem Klebstoff-Fachgebiet bekannt ist.
Das bevorzugte Mischungsverhältnis (d. h. Verhältnis des Epoxidharzes zum Vernetzungsmittel im Klebstoff) hängt von dem ausgewählten Vernetzungsmittel ab, wie auf dem Fachgebiet bekannt ist. Allgemein liegen bevorzugte Mischungsverhältnisse im Bereich von 1 : 1 bis 2 : 1.
Vorzugsweise werden das Harz, das Vernetzungsmittel, das Mischungsverhältnis und die fakultativen Beschleuniger ausgewählt, um zu ermöglichen, dass der Klebstoff schnell vernetzt, vorzugsweise in einer Minute oder weniger, bei einer Temperatur, welche den Boden oder die Verschlusselemente nicht beschädigt, typischerweise 93–149°C (200 bis 300°F). Es ist auch bevorzugt, daß die Auswahl getroffen wird, um eine Topfzeit bereitzustellen, die lang genug ist, um zu erlauben, daß der Klebstoff vor einer übermäßigen Zunahme der Viskosität, die es schwierig machen würde, den Klebstoff aufzustreichen, auf den Boden aufgetragen wird. Bevorzugte Klebstoffe haben eine Topfzeit von etwa 20–60 Minuten in 100 g Masse und eine Viskosität von etwa 500 bis 15.000 Centipoise.
Bindemittel, das einen Flächenreissverschluss bedeckt, kann unter Verwendung eines herkömmlichen Abmess-Misch-Spenders erreicht werden, um die richtigen Mengen der beiden Komponenten des Klebstoffs abzumessen und zu mischen, wie auf dem Klebstoff-Fachgebiet bekannt ist, und das Gemisch durch eine Spenderdüse zu verteilen. Das Gemisch ist dann walzbeschichtet, um das Gemisch über die Breite des Bodens einheitlich aufzustreichen, welcher die Haken- oder Schlingenelemente dort hindurchgewoben hat. Vorzugsweise wird die Beschichtung mit etwa 0,003–0,008 g/cm² aufgetragen. Bei weniger als 0,003 g/cm² neigt die Ausfransfestigkeit dazu, schlecht zu sein; bei größer als 0,008 g/cm² neigt das Bindemittel dazu, das Vlies . zu durchdringen und unerwünscht in die Stapelfäden einzuziehen. Die Beschichtung wird durch Dosierwalzbeschichten aufgetragen, wie bekannt ist. Der beschichtete Boden wird dann in einen Tunnelkonvektions- oder IR-Ofen eingeführt, um das Bindemittel zu vernetzen. Vorzugsweise wird der beschichtete Boden nach seinem Herauskommen aus dem Ofen abkühlen gelassen.
Das folgende Beispiel soll tatsächlich veranschaulichend und nicht beschränkend sein.
Beispiel
EPON 828-Harz und EP1-CURE 3274-Aushärtungsmittel wurden in einem 1 : 1-Verhältnis gemischt, um einen ersten Klebstoff zu erzeugen. EPON 838-Harz und EP1-CURE 3270-Aushärtungsmittel wurden auch in einem 1 : 1 Verhältnis gemischt, um einen zweiten Klebstoff zu erzeugen. Getrennte Teile von 1004 weißem Nylonhaken 88 Band wurden mit jedem dieser Klebstoffe unter Verwendung einer 51 μm (2 Milli-Zoll) Gardner Handrakelstreichanlage beschichtet. Jede Probe wurde dann 1 Minute lang in einen 138°C (280°F) heißen Ofen gelegt, gefolgt von 24 Stunden langem Konditionieren bei 23°C (73°F), 50% relativer Feuchtigkeit.
Beide Proben zeigten nach dem Waschen hervorragende Ausfransfestigkeit. Andere Ausführungsformen liegen innerhalb der Patentansprüche.

Legende

12: Haken
14: Schlinge
16: Boden
18: Faser
19: Stippenbildung

Claims

Flächenreissverschluss, umfassend: einen Bodenbogen und einen Stapel von Haken- oder Schlingenelementen, die sich vom Bodenbogen erstrecken, und ein festgewordenes Bindemittel, das den Bodenbogen imprägniert, wobei das Bindemittel einen Duroplastepoxidklebstoff umfasst, und der Stapel im Wesentlichen frei von dem Bindemittel ist.
Flächenreissverschluss nach Anspruch 1, wobei der Klebstoff vor dem Vernetzen ein Epoxidharz und ein Vernetzungsmittel für das Epoxidharz umfasst.
Flächenreissverschluss nach Anspruch 2, wobei das Epoxidharz ausgewählt ist aus dem Reaktionsprodukt von Bisphenol A und Epichlorhydrin und aus dem Reaktionsprodukt von Bisphenol F und Epichlorhydrin.
Flächenreissverschluss nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Vernetzungsmittel ausgewählt ist aus aliphatischen Aminen, Anhydriden, Mercaptanen, Polyamiden und Amidoaminen.
Flächenreissverschluss nach Anspruch 2, wobei das Epoxidharz und das Vernetzungsmittel in einem vorherbestimmten Verhältnis ausgewählt und bereitgestellt werden, um zu ermöglichen, dass der Duroplastepoxidklebstoft bei 93–149°C (200–300°F) in weniger als 5 min vernetzt.
Flächenreissverschluss nach Anspruch 2, wobei das Epoxidharz und das Vernetzungsmittel in einem vorherbestimmten Verhältnis ausgewählt und bereitgestellt werden, um zu ermöglichen, dass der Duroplastepoxidklebstoff bei 93–149°C (200–300°F) in weniger als 1 min vernetzt.
Flächenreissverschluss nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Mischungsverhältnis von 1 : 1 bis 2 : 1 beträgt.
Flächenreissverschluß nach Anspruch 1, wobei das Bindemittel mit einem Gewicht von 0,003 bis 0,008 g/cm² auf den Boden aufgetragen wird.
Verfahren zur Herstellung eines Flächenreissverschlusses, umfassend das Bereitstellen eines Bodenbogens und eines Stapels von Haken- öder Schlingenelementen, die sich vom Bodenbogen erstrecken, Auftragen einer Duroplastepoxidklebstoffbindemittelschicht auf den Bodenbogen unter Bedingungen, die das Durchdringen der Dicke des Bodenbogens ohne Verschmutzung des Stapels ermöglichen, und Festwerdenlassen und Vernetzen des Duroplastepoxidklebstoffs, um ein vernetztes Epoxidbindemittel zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Bindemittel durch weniger als 5 Minuten langes Erwärmen auf 93–149°C (200 bis 300°F) festwerden gelassen wird.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner vor dem Auftragen der Schicht des Duroplastepoxidklebstoffs den Schritt des Erzeugens des Klebstoffs durch Mischen vorherbestimmter Mengen eines Epoxidharzes und eines Vernetzungsmittels umfasst, das in der Lage ist, das Epoxidharz zu vernetzen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Epoxidharz das Reaktionsprodukt von Epichlorhydrin und Bisphenol A oder Bisphenol F umfaßt und das Vernetzungsmittel ein aliphatisches Amin umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Schicht mit einem Gewicht von 0,003 bis 0,008 g/cm² aufgetragen wird.