EP3874081A1 - Kompositbauteil enthaltend ein polychloropren- und/oder polyurethan-bindemittel - Google Patents

Kompositbauteil enthaltend ein polychloropren- und/oder polyurethan-bindemittel

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EP3874081A1
EP3874081A1 EP19797220.1A EP19797220A EP3874081A1 EP 3874081 A1 EP3874081 A1 EP 3874081A1 EP 19797220 A EP19797220 A EP 19797220A EP 3874081 A1 EP3874081 A1 EP 3874081A1
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EP
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aqueous composition
weight
dispersion
binder
composite component
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EP19797220.1A
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Peter Kueker
Martin Melchiors
Michael Janz
Anton Naue
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Covestro Intellectual Property GmbH and Co KG
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Alba Tooling & Engineering GmbH
Covestro Intellectual Property GmbH and Co KG
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Definitions

  • Composite component containing a polychloroprene and / or polyurethane binder
  • the invention relates to a method for producing a composite component, comprising the steps:
  • coagulating the aqueous composition on the nonwoven by contacting with a coagulant and / or heating to 80 to 220 ° C to form a semi-finished product comprising a binder formed from the aqueous composition; iii) if appropriate, attaching a decor which has an adhesive film;
  • step iv) then deforming the semi-finished product from step ii) or iii) by pressing and / or heating to 30 to 220 ° C. in order to obtain the composite component;
  • the invention relates to a composite component which can be obtained by the method according to the invention and which contains or consists of this composite component.
  • the invention relates to the use of the composite component of the present invention as part of an interior lining, a sun visor, a support part, a 2 or 3-dimensional soundproofing plate, a 3-dimensional pressure component, a cushioning material, a collision protection, a seat shell and a shockproofing as well as the use of an aqueous composition according to the invention as a binder for composite components.
  • Light composite components in particular as part of a cushion element, are known for example from EP 2 933 136 Al.
  • Such composite components consist among other things of a fleece and a binder.
  • common composite components often contain a thermosetting binder.
  • a three-dimensional stochastic fiber composite material bonded with thermosetting binders are not point-elastic.
  • the material of the fiber is severely restricted and is made of polyethylene terephthalate.
  • the arrangement of the material to the surface area always requires a fleece and to create comfort, for example in seat shells an additional comfort insert. This special composite material does not meet the requirements for good shaping due to its less good drapability.
  • VOC volatile organic compounds
  • the object was achieved by a method for producing a composite component, comprising the steps:
  • coagulating the aqueous composition on the nonwoven by contacting with a coagulant and / or heating to 80 to 220 ° C to form a semi-finished product comprising a binder formed from the aqueous composition; iii) if appropriate, attaching a decor which has an adhesive film;
  • step iv) then deforming the semi-finished product from step ii) or iii) by pressing and / or heating to 30 to 220 ° C. in order to obtain the composite component;
  • aqueous composition contains at least one thickener.
  • the invention relates to a method for producing a composite component, comprising the steps:
  • coagulating the aqueous composition on the nonwoven by contacting with a coagulant and / or heating to 80 to 220 ° C to form a semi-finished product comprising a binder formed from the aqueous composition; iii) if appropriate, attaching a decor which has an adhesive film;
  • step iv) then deforming the semi-finished product from step ii) or iii) by pressing and / or heating to 30 to 200 ° C. in order to obtain the composite component;
  • aqueous composition contains at least one thickener.
  • the invention relates to a composite component which can be obtained by the method according to the invention.
  • the invention relates to an object containing the composite component or consisting of the composite component of the present invention.
  • the invention also relates to the use of the composite component according to the present invention as part of an interior lining, a sun visor, a support part, a 2 or 3-dimensional soundproofing panel, a 3-dimensional pressure component, an upholstery material, a collision protection, a seat shell and shock insulation.
  • the invention relates to the use of an aqueous composition which contains a polychloroprene dispersion and / or a polyurethane dispersion as defined in the present invention as a binder for composite components.
  • At least one refers to 1 or more, for example 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or more. In the context of the invention described herein, this indication does not refer to the absolute amount or number of a molecule or "At least one additive” therefore means, for example, that at least one type of additive is present, but two or more different types of additive may also be present. At least one does not refer to the amount of additive molecules that are present in the composition.
  • the invention relates to:
  • a method for producing a composite component comprising the steps or consisting of the steps:
  • aqueous composition containing a polychloroprene dispersion and / or a polyurethane dispersion to at least one nonwoven, preferably by spraying, dipping or injection;
  • ii) coagulating the aqueous composition on the nonwoven by contacting with a coagulant and / or heating to 80 to 220 ° C, preferably 180 to 220 ° C, to form a semi-finished product, which is a binder that comes from the aqueous Composition was formed includes; iii) if appropriate, attaching a decor which has an adhesive film; iv) then shaping the semi-finished product from step ii) or iii) by pressing, preferably for 0.1 to 30 seconds, more preferably 1 to 15 seconds, particularly preferably for 3 to 10 seconds, and / or heating to 30 to 220 ° C. , preferably 60 to 220 ° C, particularly preferably to 180 to 220 ° C to obtain the composite component;
  • step ii) optionally applying a layer, preferably made of a thermoplastic polymer or resin, particularly preferably the binder as in step ii), to a part or the entire surface of the composite component and then optionally applying a decoration;
  • step iv) or v) further shaping by renewed pressing and / or treatment with heat;
  • aqueous composition contains at least one thickener.
  • the polychloroprene dispersion and / or the polyurethane dispersion has an average particle size of 60 to 300 nm.
  • the composition further contains an aqueous silicon dioxide dispersion.
  • the aqueous composition comprises
  • At least one thickener preferably selected from polyacrylic acids, water-soluble polyurethanes, silicas, cellulose derivatives such as polycarboxylated cellulose ethers, nonionic cellulose ethers and microfibrillated cellulose, alginates, xanthans, polyvinyl alcohols and mixtures thereof;
  • Method according to embodiment 3 or 4 characterized in that the amount of c) 10 to 90 wt .-%, preferably 25 to 85 wt .-%, particularly preferably 40 to 75 wt .-% based on the total weight of the non-volatile components of the aqueous Composition is.
  • Method according to embodiment 4 or 5 characterized in that the aqueous composition
  • aqueous composition determines a viscosity of 500 to 7,000 mPa * s according to DIN ISO 2555 by means of a Brookfield rotary viscometer with spindle # 2 up to a viscosity of 2,500 mPa * s and above with a spindle # 3, at 12 rpm and 23 ° C.
  • Method according to one of the preceding embodiments characterized in that after step ii) 20 to 600 g / m 2 dry weight, preferably 200 to 400 g / m 2 dry weight, more preferably 250 to 350 g / m 2 dry weight, of binder on a nonwoven available. If a decorative layer is also glued on, the amount of binder typically increases by the amount of binder used for bonding with the decorative layer.
  • Method according to one of the preceding embodiments characterized in that the at least one nonwoven made of polyolefin, polyethylene terephthalate, polyether sulfone, glass, mineral, carbon or plant-based fibers, such as Cotton fibers, coconut fibers, rice cotton fibers, or mixtures thereof; and or
  • a nonwoven has a density of 300 to 1200 g / m 2 , preferably 400 to 550 g / m 2 or 900 to 1100 g / m 2 .
  • Method according to one of the preceding embodiments characterized in that at least two nonwovens are used and the binder is between the nonwovens.
  • Method according to one of the preceding embodiments characterized in that a coagulant is used, preferably a saline solution, more preferably a CaCl 2 solution.
  • the adhesive film consists of a binder obtained from an aqueous composition as defined in step (i), which is coagulated as in step (ii), the binder preferably not is completely dried to obtain a moist adhesive film.
  • the decor for example a textile fabric with foam backing, leather or a film, is also wetted with binder in step iii) on one side, in the case of a textile fabric with foam backing on the foam side , but not or not completely dried, so that a moist adhesive film is preserved and
  • the binder-coated decor with the side of the moist adhesive film is placed on the binder-coated nonwoven fabric from step ii) or inserted into a press of the respective rolls and then pressed in step iv).
  • Composite component obtainable by a process according to one of the embodiments 1 to 13, the composite component in particular having a basis weight of 900 to 2000 g / m 2 , preferably 1100 to 1400 g / m 2 , more preferably 1250 to 1350 g / m 2 , on most preferably 1300 g / m 2 . 15.
  • Embodiment 14 wherein the object is preferably selected from an interior paneling, in particular door paneling, back plate,
  • Trunk trim a sun visor, a support part, in particular
  • Interior trim in particular door trim, back plate,
  • Trunk trim a sun visor, a support part, in particular
  • an aqueous composition which contains a polychloroprene dispersion and / or a polyurethane dispersion as defined in one of the embodiments 1 to 7 as a binder for composite components, in particular composite components which contain at least one nonwoven.
  • the composite component contains a thermoplastic binder which is obtained by coagulating an aqueous composition which contains a polychloroprene dispersion and / or a polyurethane dispersion, hereinafter also referred to simply as an aqueous composition.
  • the coagulation is carried out either with the aid of a coagulant, by heating or by both.
  • Suitable coagulants are known to the person skilled in the field of polychloroprene dispersions and / or polyurethane dispersions. They are preferably salt solutions, in particular aqueous salt solutions, which particularly preferably contain CaCl 2 . A 2 to 5% by weight aqueous salt, in particular CaCl 2 , solution is most preferred.
  • the coagulant is preferably applied by spraying, dipping or injection. Brushing, casting, knife coating and rolling are also possible. If the coagulation is carried out by means of heating, temperatures of 80 to 220 ° C. are preferred.
  • both a coagulant is used and subsequent heating is carried out.
  • the aqueous composition is applied to at least one fleece.
  • Techniques customary in the field can be used for this. For example, application by spraying the fleece with the aqueous composition is suitable; Injecting the aqueous composition, or dipping the nonwoven into the aqueous composition. Brushing, casting, knife coating and rolling are also possible. However, spraying, injecting and dipping are preferred.
  • the application can preferably take place at temperatures from -5 ° C to 80 ° C, preferably at 5 ° C to 45 ° C, more preferably 10 ° C to 35 ° C, most preferably 20 to 30 ° C.
  • the composition can additionally be blown into the fleece by means of compressed air after application to the fleece.
  • aqueous compositions which contain a polychloroprene dispersion and / or a polyurethane dispersion are described below.
  • Polychloroprene dispersions suitable according to the invention are prepared by emulsion polymerization of chloroprene and optionally an ethylenically unsaturated monomer copolymerizable with chloroprene in an alkaline medium, such as, for. B. disclosed in WO-A 02/24825 (p. 3, line 26-p. 7, line 4), DE-A 30 02 734 (p. 8, line 23- p. 12, line 4). 9), US Pat. No. 5,773, 544 (column 2, line 9 to column 4, line 45) or WO 2009/027013 A. Particularly preferred are polychloroprene dispersions which are prepared by continuous polymerization, such as, for. B described in WO 02/24825 A, Example 2 and DE 3 002 734 Example 6, the regulator content being able to be varied between 0.01% and 0.3%.
  • the at least one polychloroprene which is contained in the polychloroprene dispersion a) has a Shore A value of 10 to 100, preferably 30 to 95, more preferably 60 to 90. Mixtures of 2 or more different polychloroprenes are used; In an alternative embodiment, all polychloroprene contained in the polychloroprene dispersion a) have a Shore A value of 10 to 100, preferably 15 to 95.
  • the polychloroprene is an anionic polychloroprene.
  • it has a pH of 8 to 14, particularly preferably from 9 to 13, most preferably from 10 to 13, measured according to DIN ISO 976: 2013.
  • the determination can be carried out using a pH meter 826 pH mobile from Metrohm, the LL Protrode WOC from Metrohm can be used as a single-rod electrode.
  • the accuracy of the measurement can be increased by determining a single sample 20 times and averaging the results obtained.
  • pH values below 8 can lead to the aqueous composition or the adhesive setting too quickly, which can lead to quality problems in warmer months.
  • the proportion of the respective components relates to the total weight of the non-volatile components of the aqueous composition, the sum of the components of the aqueous composition a) to e) giving 100% by weight.
  • the Shore A value is determined as described in DIN ISO 7619-2010 using a Zwick 3114 Durometer Type A (hardness A - 2.5 N).
  • Aqueous polyurethane dispersions which are used in adhesives for demanding industrial applications such as, for example, in shoe manufacture, the bonding of parts for automotive interiors, film lamination or the bonding of textile substrates, are known.
  • the dispersions referred to in the context of the present invention as polyurethane dispersions contain, as the disperse phase, polymers which can be polyurethanes in the narrower sense, that is to say those polymers which are obtained by polymerizing polyols and polyisocyanates, but can also be those in which as a construction Components also mono- and / or diamines are used, optionally as chain extenders.
  • polymers which can be polyurethanes in the narrower sense that is to say those polymers which are obtained by polymerizing polyols and polyisocyanates, but can also be those in which as a construction Components also mono- and / or diamines are used, optionally as chain extenders.
  • both pure aqueous polyurethane and polyurethane-urea dispersions are used as the polyurethane dispersions which can be used according to the invention.
  • polyurethane dispersions which contain semicrystalline segments and can be processed by the thermal activation process.
  • the thermal activation process the dispersion is applied to the substrate, and after the water has completely evaporated, the adhesive layer is removed by heating, e.g. with an infrared heater, activated and converted into an adhesive state.
  • the temperature at which the adhesive film becomes sticky is called the activation temperature.
  • the aqueous polyurethane or polyurethane-urea dispersion which is preferably used contains, as the disperse phase, a polymer A) which, after drying, is partially crystalline or crystalline.
  • a polymer is called semi-crystalline or crystalline if it has a melting peak in the DSC measurement according to DIN 65467 at a heating rate of 20 K / min.
  • the melting peak is caused by the melting of regular partial structures in the polymer.
  • the melting temperature of the polymers or polymer layers obtained from the formulations according to the invention is preferably in a range from 35 ° C. to 80 ° C., particularly preferably from 40 ° C. to 70 ° C., very particularly preferably from 42 ° C. to 55 ° C.
  • the enthalpy of fusion of the polymer layers obtained from the formulations according to the invention is> 35 J / g, preferably> 40 J / g, particularly preferably> 45 J / g.
  • the first heating is evaluated in order to also detect slowly crystallizing polymers.
  • Polymer A is particularly preferably composed of
  • a (v). optionally further isocyanate-reactive components which differ from A (i), A (ii) and (Aiv).
  • the aqueous dispersions according to the invention preferably contain 15 to 60% by weight of polymer and 40 to 85% of water, preferably 30 to 50% by weight of polymer and 50 to 70% by weight of water, particularly preferably 38 to 52% by weight of polymer and 48 to 62 wt% water.
  • the polymer preferably contains 50 to 95% by weight of component A (i), 0 to 10% by weight of component A (ii), 4 to 25% by weight of component A (iii), 0.5 to 10% by weight of component A (iv) and 0 to 30% by weight of component A (v), the sum of the components giving 100% by weight.
  • the polymer contains 65 to 92% by weight of component A (i), 0 to 5% by weight of component A (ii), 6 to 15% by weight of component A (iii) , 0.5 to 5% by weight of component A (iv) and 0 to 25% by weight of component A (v), the sum of the components giving 100% by weight.
  • the polymer contains 75 to 92% by weight of component A (i)), 0 to 5% by weight of component A (ii), 8 to 15% by weight of component A ( iii), 0.5 to 4% by weight of component A (iv) and 0 to 15% by weight of component A (v), the sum of the components giving 100% by weight.
  • the polymer contains 80 to 90% by weight of component A (i), 0 to 3% by weight of component A (ii), 8 to 14% by weight of component A ( iii), 0.5 to 3% by weight of component A (iv) and 0 to 10% by weight of component A (v), the sum of the components giving 100% by weight.
  • Suitable crystalline or partially crystalline difunctional polyester polyols A (i) are, in particular, linear or weakly branched polyester polyols based on dicarboxylic acids and / or their derivatives, such as anhydrides, esters or acid chlorides and preferably aliphatic, linear polyols. Mixtures of dicarboxylic acids and / or their derivatives are suitable. Suitable dicarboxylic acids are, for example, adipic acid, succinic acid, sebacic acid or dodecanedioic acid. Succinic acid, adipic acid and sebacic acid and their mixtures are preferred, succinic acid and adipic acid and their mixtures are particularly preferred, adipic acid is very particularly preferred. These are used in amounts of at least 90 mol%, preferably from 95 to 100 mol%, based on the total amount of all carboxylic acids.
  • the difunctional polyester polyols A (i) can be prepared, for example, by polycondensation of dicarboxylic acids with polyols.
  • the polyols preferably have a molecular weight of 62 to 399 g / mol, consist of 2 to 12 carbon atoms, are preferably unbranched, difunctional and preferably have primary OH groups.
  • polyols which can be used for the preparation of polyester polyols A (i) are polyhydric alcohols, such as e.g. Ethanediol, di-, tri-, tetraethylene glycol, 1,2-propanediol, di-, tri-, tetrapropylene glycol, l, 3-propanediol, butanediol-l, 4, butanediol-l, 3, butanediol-2,3, pentanediol- l, 5, hexanediol-l, 6, 2,2-dimethyl-l, 3-propanediol, 1,4-dihydroxycyclohexane, 1,4-dimethylolcyclohexane, octanediol-l, 8, decanediol-l, l0,
  • polyhydric alcohols such as e.g. Ethanediol, di-, tri-,
  • Preferred polyol components for the polyester polyols A (i) are ethanediol-1,2, butanediol-1,4 and hexanediol-1,6, particularly preferred are butanediol-1,4 and hexanediol-1,6, butanediol-1 is very particularly preferred , 4th
  • the polyester polyols A (i) can be composed of one or more polyols. In a preferred embodiment of the present invention, they are made up of only one polyol.
  • the crystalline or semi-crystalline difunctional polyester polyols with a number average molecular weight of at least 400 g / mol and a melting temperature of at least 35 ° C have a heat of fusion of at least 50 J / g, then the polymer produced using the same regularly has a heat of fusion of> 35 J /G.
  • the heat of fusion of the polymer can be adjusted by a slight change in the content of polyester polyol A (i) in the composition or by a slight variation in the heat of fusion of the polyester polyol. These measures only require orientation tests and are entirely within the practical experience of the average person skilled in the art.
  • the production of polyester polyols A (i) is known from the prior art.
  • the number average molecular weight of the polyester polyols A (i) is preferably between 400 and 4000 g / mol, more preferably between 1000 and 3000 g / mol, particularly preferably between 1500 and 2500 g / mol, very particularly preferably between 1800 and 2400 g / mol.
  • the number average molecular weight is determined, for example, by means of GPC measurements using polystyrene standards.
  • the melting temperature of the crystalline or partially crystalline polyester polyols is generally at least 35 ° C., preferably between 40 and 80 ° C., particularly preferably between 42 and 60 ° C. and very particularly preferably between 45 and 52 ° C.
  • the heat of fusion is> 35 J / g, preferably> 40 J / g and particularly preferably> 50 J / g.
  • Difunctional polyol components with a molecular weight of 62 to 399 g / mol which are suitable as build-up component A (ii) are, for example, the polyols mentioned for the preparation of the polyester polyols A (i).
  • Low molecular weight polyester diols, polyether diols, polycarbonate diols or other polymer diols are also suitable in principle, provided that they have a molecular weight of 62 to 399 g / mol.
  • Diisocyanates Y (NCO) 2 are preferably used, Y being a divalent aliphatic hydrocarbon radical having 4 to 12 carbon atoms, a divalent cycloaliphatic hydrocarbon radical having 6 to 15 carbon atoms, a divalent aromatic hydrocarbon radical having 6 to 15 carbon atoms or a divalent araliphatic Hydrocarbon radical having 7 to 15 carbon atoms.
  • diisocyanates examples include tetramethylene diisocyanate, methyl pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, 1,4-diisocyanato-cyclohexane, l-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanato-methyl-cyclohexane, 4,4'-diisocyanato-dicyclohexane -methane, 4,4'-diisocyanatodicyclohexyl-propane (2,2), 1,4-di-isocyanatobenzene, 2,4-diisocyanatotoluene, 2,6-diisocyanatotoluene, 4,4'-diisocyanatodiphenylmethane, 2 , 2'- and 2,4'-diisocyanatodiphenylmethane, tetramethylxyl
  • polyisocyanates known per se in polyurethane chemistry or else modified polyisocyanates containing, for example, carbodiimide groups, allophanate groups, isocyanurate groups, urethane groups and / or biuret groups.
  • polyisocyanates are also suitable which contain heteroatoms in the radical linking the isocyanate groups and / or have a functionality of more than 2 isocyanate groups per molecule.
  • the former are e.g. by modification of simple aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic and / or aromatic diisocyanates, polyisocyanates made up of at least two diisocyanates with uretdione, isocyanurate, urethane, allophanate, biuret, carbodiimide, imino-oxadiazinedione and / or oxadiazinetrione and / or oxadiazinetrione .
  • An example of an unmodified polyisocyanate with more than 2 isocyanate groups per molecule is e.g. 4- Isocyanatomethyl-1, 8-octane diisocyanate (nonanetriisocyanate) called.
  • Particularly preferred structural components A (iii) are hexamethylene diisocyanate (HDI) and
  • IPDI 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexane
  • Preferred components A (iv) which are reactive toward isocyanate and carry at least one ionic or potentially ionic group are mono- and dihydroxycarboxylic acids, mono- and diaminocarboxylic acids, mono- and dihydroxysulfonic acids, mono- and diaminosulfonic acids as well as mono- and dihydroxyphosphonic acids or mono- and diaminophosphonic acids and their alkali and ammonium salts.
  • Examples are dimethylolpropionic acid, dimethylolbutyric acid, hydroxypivalic acid, N- (2-aminoethyl) -ß-alanine, N- (2-aminoethyl) -
  • 2-aminoethanesulfonic acid N - (2-aminoethyl) -2-aminoethane carboxylic acid ethylenediamine propyl or butyl sulfonic acid, 1,2- or 1,3-propylenediamine- ⁇ -ethyl sulfonic acid, malic acid, citric acid, glycolic acid, lactic acid, glycine, alanine, taurine, Lysine, 3,5-diaminobenzoic acid, an addition product of IPDI and acrylic acid (EP-A 0 916 647, example 1) and its alkali and / or ammonium salts; the adduct of sodium bisulfite with butene-2-diol-1,4, polyether sulfonate, the propoxylated adduct of 2-butenediol and NaHSCf, for example described in DE-A 2 446 440 (page 5-9, formula I-III).
  • Sodium, potassium, lithium and calcium hydroxide and tertiary amines such as triethylamine, dimethylcyclohexylamine and ethyldiisopropylamine are well suited for salt formation.
  • Other amines for salt formation can also be used, such as, for example, ammonia, diethanolamine, triethanolamine, dimethylethanolamine, methydiethanolamine, aminomethylpropanol and also Mixtures of the above and other amines. It makes sense to add these amines only after the isocyanate groups have been largely reacted.
  • component A (iv) are building blocks which can be converted into cationic groups, such as N-methyl-diethanolamine, by adding acids.
  • Particularly preferred components A (iv) are those which have carboxy and / or carboxylate and / or sulfonate groups.
  • the sodium salts of N- (2-aminoethyl) -2-aminoethanesulfonic acid and N- (2-aminoethyl) -2-aminoethane carboxylic acid, in particular N- (2-aminoethyl) -2-aminoethanesulfonic acid, are very particularly preferred.
  • the salts of dimethylolpropionic acid are also very particularly preferred.
  • Components A (v) which are reactive toward isocyanates can be, for example, polyoxyalkylene ethers which contain at least one hydroxyl or amino group.
  • the commonly used polyalkylene oxide polyether alcohols are accessible in a manner known per se by alkoxylation of suitable starter molecules.
  • Alkylene oxides suitable for the alkoxylation reaction are, in particular, ethylene oxide and propylene oxide, which can be used individually or together in the alkoxylation reaction.
  • Further components A (v) which are reactive toward isocyanate are, for example, monoamines, diamines and / or polyamines and mixtures thereof.
  • Examples of monoamines are aliphatic and / or alicyclic primary and / or secondary monoamines such as ethylamine, diethylamine, the isomeric propylamines and butylamines, higher linear aliphatic monoamines and cycloaliphatic monoamines such as cyclohexylamine.
  • Other examples are amino alcohols, i.e. H. Compounds containing amino and hydroxyl groups in one molecule, e.g. B. ethanolamine, N-methylethanolamine, diethanolamine or 2-propanolamine.
  • Examples of diamines are 1, 2-ethanediamine, 1,6-hexamethylene diamine, 1-amino-3, 3,5-trimethyl-5-aminomethyl-cyclohexane
  • the polymer according to the invention contains at least one monoamine and / or at least one diamine as component A (v) which is reactive towards isocyanate in order to adjust the molecular weight.
  • component (a) can be a dispersion (a1) based on one or more polychloroprene polymers, a dispersion (a2) based on one or more polyurethane and / or polyurea polymers, or mixtures of (al) and ( a2) can be used.
  • the aqueous composition for use in the present invention contains at least one thickener. Suitable thickeners are described, for example, in W. Heilen et al. “Additives for aqueous coating systems, Vincentz-Verlag Hannover, ISBN 978-3- 86630-845-9, page 61 ff.
  • Suitable thickeners are, for example, in amounts from 0.01 to 15% by weight, based on the non-volatile content of the aqueous composition, preferably selected from the group consisting of polyacrylic acids, water-soluble polyurethanes, silicas, cellulose derivatives such as polycarboxylated cellulose ethers, nonionic cellulose ethers and microfibrillated celluloses, alginates, xanthanes, polyvinyl alcohols and mixtures thereof, In a further embodiment, the thickeners are present in amounts of 0.3 to 5.0% by weight, based on non-volatile fractions of the aqueous composition.
  • the presence of at least one thickener in the aqueous composition achieves several technical advantages.
  • the stability of the aqueous composition is increased, in particular if additional constituents, such as, for example, flame retardants, such as Al (OH) 3 , are additionally present.
  • the viscosity is increased by the addition of the at least one thickener, which improves the process. If aqueous compositions without a thickener are used, this or the adhesive is sucked in too strongly by the applied vacuum and the distribution of the aqueous composition or the adhesive in the component is often not sufficient.
  • the presence of the thickener also enables a more precise dosage and less dripping of the aqueous composition to be achieved. About that In addition, a more constant layer thickness is achieved after application of the aqueous composition to the nonwoven compared to compositions that do not contain thickeners.
  • the aqueous composition may further contain an aqueous silica dispersion.
  • Aqueous dispersions of silicon dioxide have been known for a long time. Depending on the manufacturing process, they are available in different structures. Silicon dioxide dispersions suitable according to the invention can be obtained on the basis of silica sol, silica gel, pyrogenic silicas or precipitated silicas or mixtures of these. If appropriate, such aqueous silicon dioxide dispersions are used whose Si0 2 particles have an average particle diameter of 1 to 400 nm, preferably 5 to 100 nm and particularly preferably 8 to 55 nm. If precipitated silicas are used, they are ground for the purpose of particle reduction. The mean particle diameter is determined by fiber diffraction on a fiber diffractometer.
  • a sample of the silica dispersion or the aqueous composition is removed with stirring, transferred to a beaker and diluted by adding water without the addition of dispersing additives so that a dispersion with a weight fraction of approximately 1% by weight of SiO 2 is formed.
  • a dispersion with a weight fraction of approximately 1% by weight of SiO 2 is prepared by stirring the powder into water.
  • the particle size distribution is determined from a partial sample of the dispersion with the fiber diffractometer. A relative refractive index of 1.09 should be selected for the measurement. All measurements are made at room temperature.
  • Silica sols are colloidal solutions of amorphous silicon dioxide in water, which are usually also referred to as silica sols but briefly as silica sols.
  • the silicon dioxide is in the form of spherical particles which are hydroxylated on the surface.
  • the particle diameter of the colloidal particles is usually 1 to 200 nm, the specific BET surface area correlating to the particle size (determined by the method of GN Sears, Analytical Chemistry Vol. 28, N. 12, 1981-1983, December 1956, as follows) described) is 15 to 2000 m 2 / g.
  • the surface of the Si0 2 particles has a thread that is compensated for by a corresponding counterion, which leads to the stabilization of the colloidal solution.
  • the alkaline stabilized silica sols have a pH of 7 to 11.5 and contain, for example, small amounts of Na 2 0, K 2 0, Li 2 0, ammonia, organic nitrogen bases, tetraalkylammonium hydroxides or alkali or ammonium aluminates as alkalizing agents.
  • Silica sols can also be present as semi-stable colloidal solutions with a weak acidity. It is also possible to produce cationically adjusted silica sols by coating the surface with AFfOHfsCl.
  • the solids concentrations of the silica sols are preferably 5 to 60% by weight of SiO 2 .
  • the manufacturing process for silica sols essentially goes through the production steps: dealalkalization of water glass by means of ion exchange, adjustment and stabilization of the desired particle sizes (distribution) of the Si0 2 particles, adjustment of the desired Si0 2 concentration and optionally a surface modification of the Si0 2 particles, such as with Al 2 (OH) 5 Cl. In none of these steps does the Si0 2 particle leave the colloidally dissolved state. This explains the presence of the discrete primary particles, for example with high binder effectiveness.
  • Silica gels are colloidally shaped or unshaped silicas of elastic to firm consistency with loose to dense pore structure.
  • the silica is in the form of highly condensed polysilicic acid. There are siloxane and / or silanol groups on the surface.
  • the silica gels are produced from water glass by reaction with mineral acids.
  • the primary particle size is generally 3 to 20 nm and the specific surface 250 to 1000 m 2 / g.
  • the specific surface area is determined in the present invention by the method of G. N. Sears, Analytical Chemistry Vol. 28, N. 12, 1981-1983, December 1956.
  • pyrogenic silica and precipitated silica.
  • water is initially introduced and then water glass and acid, such as H 2 S0 4 , are added simultaneously.
  • This creates colloidal primary particles that agglomerate as the reaction progresses and grow into agglomerates.
  • the specific surface is 30 to 800 m 2 / g and the primary particle size is 5 to 100 nm.
  • the primary particles of these silicas, which are present as a solid, are firmly crosslinked to form secondary agglomerates. Fumed silica can be produced by flame hydrolysis or using the arc process.
  • the dominant synthetic process for pyrogenic silicas is flame hydrolysis, in which tetrachlorosilane is decomposed in a detonating gas flame.
  • the silica formed is X-ray amorphous. Fumed silica has significantly less OH groups on its almost non-porous surface than precipitated silica.
  • the pyrogenic silica produced by flame hydrolysis has a specific surface area of 50 to 600 m 2 / g and a primary particle size of 5 to 50 nm
  • the silica produced by the arc process has a specific surface area of 25 to 300 m 2 / g and a primary particle size of 5 up to 500 nm.
  • an SiO 2 raw material such as pyrogenic or precipitated silica
  • this is converted into an aqueous Si0 2 dispersion by dispersion.
  • dispersants of the prior art are used, preferably those which are suitable for producing high shear rates, such as, for. B. Ultratorrax or dissolver discs.
  • Preferred polymer dispersions according to the invention are those in which the Si0 2 particles of the silicon dioxide dispersion c) are present as discrete uncrosslinked primary particles. It is also preferred that the Si0 2 particles have hydroxyl groups on the particle surface.
  • Aqueous silica sols are particularly preferably used as the aqueous silicon dioxide dispersions c).
  • Si0 2 particles have hydroxyl groups on the particle surface can be determined, for example, using the following measurement method.
  • the silica sol is acidified and then titrated against an alkali.
  • An essential property of the silicas according to the invention is their thickening effect in formulations made from polychloroprene dispersions, which means that the adhesives thus produced form fine-particle, sedimentation-stable dispersions, are easy to process and also have a high stability on nonwovens.
  • Aqueous compositions which contain a polychloroprene dispersion and / or a polyurethane dispersion a) according to the present invention and a silicon dioxide dispersion c) according to the present invention are mixtures of commercially available dispersions.
  • Suitable polychloroprene dispersions a1) according to the present invention are commercially available from Covestro GmbH AG under the trade name Dispercoll® C, in particular Dispercoll® C 74, C 84, C 86, C 2325, and C 2372-1.
  • An example of a suitable polyurethane dispersion a2) is Dispercoll® U 53F (Covestro Deutschland AG).
  • Suitable silicon dioxide dispersions c) according to the present invention are commercially available under the trade name Dispercoll® S, in particular Dispercoll® S 5005 (55 nm), S 4510 (30 nm), S 4020 (15 nm), S3030 / 1 (9 nm) , S 2020XP (15 nm), particularly preferably Dispercoll® S 4510, available from Covestro Deutschland AG.
  • Dispercoll® S Dispercoll® S 5005 (55 nm), S 4510 (30 nm), S 4020 (15 nm), S3030 / 1 (9 nm) , S 2020XP (15 nm), particularly preferably Dispercoll® S 4510, available from Covestro Deutschland AG.
  • the mean particle diameter is given above in the brackets.
  • Dispercoll® S 4510 and / or S 3030/1 being preferably contained.
  • the aqueous composition contains 10 to 90% by weight of an aqueous silicon dioxide dispersion, preferably with an average particle diameter of the silicon dioxide particles of 1 to 400 nm (component c).
  • the proportion of the respective components relates to the total weight of the non-volatile components of the aqueous composition, the sum of the components of the aqueous composition a) to d) giving 100% by weight.
  • the aqueous composition of the present invention may optionally contain additives.
  • wetting agents in particular polyphosphates, such as sodium hexametaphosphate, naphthalenesulfonic acid, ammonium or sodium polyacrylic acid salts can be added.
  • salts of polyacrylic acids in particular Na salts of polyacrylic acids, such as, for example, commercially available under the trade name Dispex N40 from BASF.
  • Flame retardants can also be added to the aqueous composition in order to increase the fire safety of the moldings produced therefrom.
  • flame retardants are: organic phosphorus and nitrogen compounds, organochlor and organobromine compounds, and inorganic flame retardants such as e.g. Antimony trioxide or aluminum hydroxide.
  • aluminum hydroxide is preferably used as the flame retardant in the aqueous composition; aluminum hydroxide with an average particle size d (50) in the range from 1.0 to 3.9, in particular 1.7 to 2.1, mhi is particularly preferably used .
  • fungicides can also be added for preservation. These are used in amounts of 0.02 to 1% by weight, based on the non-volatile components, of the aqueous composition. Suitable fungicides are, for example, phenol and cresol derivatives or organotin compounds.
  • tackifying resins such as. B. unmodified or modified natural resins such as rosin esters, hydrocarbon resins or synthetic resins such as phthalate resins
  • tackifying resins such as. B. unmodified or modified natural resins such as rosin esters, hydrocarbon resins or synthetic resins such as phthalate resins
  • Preferred are alkylphenol resin and terpene phenol resin dispersions with softening points greater than 70 ° C, particularly preferably greater than 10 ° C.
  • organic solvents such as, for example, toluene, xylene, butyl acetate, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, dioxane or their mixtures or plasticizers, such as, for example, those based on adipate, phthalate or phosphate in amounts of 0.5 to 10 parts by weight , based on non-volatile components of the aqueous composition.
  • the aqueous composition of the present invention can also 0.1 to 30 wt .-%, preferably 1.5 to 15 wt .-%, at least one pigment, preferably selected from white pigments, more preferably from chalk, Ti0 2 , ZnO, MgO, Al (OH) 3 Al 2 0 3 or mixtures thereof.
  • Zinc oxide or magnesium oxide can be used as an acceptor for small amounts of hydrogen chloride which can be split off from the chloroprene polymers and are therefore additionally contained in preferred embodiments. These are added in amounts of 0.1 to 10% by weight, preferably 1 to 5% by weight, based on the nonvolatile components of the aqueous composition, and can partially hydrolyze or contain (al) in the presence of the polychloroprene dispersions hydrolyzable portions. In this way, the viscosity of the polymer dispersion can be increased and adjusted to a desired level.
  • the at least one additive is selected from pigments, flame retardants, antioxidants, dispersing aids, emulsifiers, wetting agents, coupling agents and defoamers.
  • the proportions of the individual components are selected such that the resulting dispersion has a nonvolatile content of 25 to 60% by weight, preferably 30 to 50% by weight, the proportions of the polychloroprene dispersion and / or the polyurethane dispersion (a) from 9.9 to 90% by weight, preferably 14.7 to 75% by weight and the silicon dioxide dispersion (c) from 9.9 to 90% by weight, preferably 24.7 to 85 wt .-%, particularly preferably from 40 to 75 wt .-%, wherein the percentages relate to the weight of non-volatile components of components a) to d) and add up to 100 wt .-%.
  • the polychloroprene dispersions and / or polyurethane dispersions can optionally other dispersions such as.
  • the aqueous composition according to the invention is prepared by simply mixing components (a) to (d).
  • the polychloroprene dispersion and / or the polyurethane dispersion (a) are preferably introduced and the other components are added with stirring.
  • the thickener (b) is added as the last component of the mixture.
  • the composite component of the present invention further comprises at least one nonwoven.
  • nonwovens known to those skilled in the field of composite components are suitable as nonwovens in the sense of the present invention.
  • Synthetic, regenerated and natural fibers and mixtures thereof can be used as fiber or thread materials.
  • mixtures of elastic and inelastic fibers or threads are produced.
  • Non-elastic fibers or threads for the first textile web are, for example, cotton, viscose and synthetic fibers or threads such as, for example, polyacrylic, polyamide, aramid, polyester, polyols fine or inorganic fiber materials, such as, for example, glass fibers or carbon fibers.
  • Elastic fiber or thread elements are, for example, games made from elastodes, thermoplastic elastomers, elastane, elastic polyamide or polyurethane fibers, textured synthetic games, cellulose cinnamon crepe threads or cellulose spider crepe threads.
  • the nonwovens preferably consist of polyolefin, polyethylene terephthalate, polyether sulfone, glass, mineral or plant-based fibers, such as cotton fibers, coconut fibers, rice cotton fibers, or mixtures thereof and / or have a density of 300 to 1200 g / m 2 , preferably 400 to 550 g / m 2 or 900 to 1100 g / m 2 .
  • Both the elastic and the non-elastic fibers or threads can be used in different thicknesses depending on the thickness of the desired fleece.
  • the thread count of the elastic threads is preferably 4-80 tex, preferably 10-40 tex, particularly preferably 15-30 tex.
  • the nonwovens can consist of one or more different types of threads or fibers, which differ from one another with regard to the material and / or the yarn thickness.
  • One or more types of non-elastic games and, if available, one or more types of elastic games can be included.
  • the longitudinal stretchability of the nonwovens is preferably from 30-200%, more preferably 60-110%, particularly preferably 85-100%.
  • the transverse extensibility of the nonwovens is preferably 10- 120%, more preferably 30-100%, particularly preferably 40-90%.
  • the nonwovens can be colored or undyed. Furthermore, the nonwovens can be needled, carded or thermally pre-fixed.
  • the nonwovens can also contain or consist of flame-retardant fibers in order to improve the flame-retardancy of the composite component.
  • a suitable commercially available flame retardant for fibers is Aflammit® from Thor or Exolit® from Clariant.
  • the use of red phosphorus is also possible.
  • the semifinished product obtained after coagulation is formed into a composite component by pressing and / or heating.
  • the steps can be carried out using the methods customary for a person skilled in the field of composite components, for example in a press. If heating is used, the semi-finished product can be warmed up before being placed in the press. Alternatively, it is possible for the semi-finished product to be heated and pressed in the press at the same time.
  • this preferably takes 0.1 to 30 seconds, more preferably 1 to 15 seconds, particularly preferably 3 to 10 seconds.
  • the composite component obtained can then be processed further. For example, by applying a layer, preferably made of a thermoplastic polymer or resin, to a part or the entire surface of the composite component and then, if appropriate, applying a decoration. All decors known to those skilled in the art are suitable, for example textile fabrics, preferably with foam backing, leather or foils. As a result, the composite component can be further supported and solidified.
  • the thermoplastic polymer can be selected from conventional thermoplastic polymers, such as polyolefins or polyurethanes. It is also possible that the thermoplastic polymer is the binder as described above. If resins are used, those described above can also be used.
  • the semi-finished product can be processed in various devices or in a so-called “one shot” process within a press.
  • This one-shot process preferably comprises the following steps:
  • the fleece is wetted with binder and heated.
  • a dry, warm and binder-coated nonwoven is obtained.
  • the decor for example a textile fabric with a foam backing, is also wetted on the foam side with binder but not or not completely dried, so that a moist adhesive film is retained.
  • the decor coated with binder is placed with the side of the moist adhesive film on the binder-coated nonwoven from step A. or is moved into the press of the respective rolls and then pressed.
  • the parts are joined first by thermoplastic fiber forming and later by the cohesion and curing of the binder and the slower curing of the adhesive film.
  • thermoplastic fiber On its own, neither cooling the thermoplastic nor curing the binder would be possible so quickly. Even high pressure alone usually does not lead to satisfactory solutions for the decor.
  • the binder for the adhesive joint of the lamination / textile should preferably not be filled too hard or set too hard.
  • the carrier would then be quite firm, but the bond between the textile and the carrier may not be sufficiently stable.
  • a further shaping of the composite component can also be carried out by pressing again and / or a new heat treatment.
  • Automatic folding of the composite component or the further processed composite component is also possible, so that a durable bond is achieved in the folding area. This presupposes that the circumferential trimming is adapted to the fold, that a predetermined breaking point weakens the material in the radius on the B side and that there is a sufficient energy source (pressure, temperature, high-frequency energy).
  • the composite component or the further processed composite component can be cut or punched as described above to obtain a desired shape.
  • the composite component obtained according to the invention is used as a component of an interior cladding, a sun visor, a carrier part, a 2 or 3-dimensional soundproofing panel, a 3-dimensional pressure component, an upholstery material, a collision protection, a seat shell and a shock insulation.
  • FIGS. 1 to 3 explained in more detail. It shows
  • Fig. 2 shows a second manufacturing method for a composite component according to the invention
  • FIG 3 shows a third method for producing a composite component according to the invention.
  • a fleece 1 is fed from a roll 2 over two guide rollers 3 to a binder application device 4, in the present case a spraying device.
  • the binder application device 4 applies the binder to the fleece 1 on both sides.
  • the fleece 1 coated in this way is then fed to a reagent application device 5, where a coagulant is applied by spraying.
  • the fleece 1 is then fed to a press 6 with hydraulically operated and heated press tables 7.
  • the coated fleece 1 is pressed into the desired shape, heated and, at the same time, cut to the desired size using a punching device also arranged in the press 6.
  • the cutting or punching of the composite component 9 is carried out in particular in a pinch edge tool. After the dwell time has been reached, the composite component 9 according to the invention is then ejected and the process is repeated.
  • FIG. 2 shows an alternative continuous production method for producing a composite component 9 according to the invention.
  • the binder application device is realized by an immersion bath 10, through which the fleece 1 is guided over a squeeze roller arrangement 11 and the binder is applied to it.
  • the weight of the rollers creates pressure on the nonwoven 1 carried out between the rollers and thus controls the amount of binder applied.
  • the coated fleece 1 is guided through a gap between two stripping rollers 12, as a result of which excess binder is removed and again the immersion bath 10 is supplied. The remaining process steps proceed as in the manner shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a third variant of a continuous production process according to the invention. This is essentially based on the procedure shown in FIG. 2, the press 13 in the embodiment shown in FIG. 3 not containing a heated press table but an unheated molding tool.
  • the coated nonwoven material is heated on one side or on both sides directly in front of the press 13 by a heating station 14 by means of a heating plate or an infrared radiation heater. Typical heating temperatures are around 220 ° C. Since the curing reaction of the binder is already set in motion by this upstream heating station 14, additional heating of the pressing or punching tool can be dispensed with here during the pressing and punching process.
  • the fleece has a temperature of 30 ° C. to 220 ° C. when it enters the press 13, depending on the transport speed and the distance between the heating station 14 and the press 13.
  • Dispercoll® C 2325 Polychloroprene dispersion, 55% solids content, Covestro GmbH AG
  • 64.69 g of Rhenofit® DDA-50 EM antioxidant, 50% solids content, Lanxess AG
  • 64 , 69 g Emulvin® W emulsifier, 65% solids content, Lanxess AG
  • 6278.54 g Dispercoll® S 4510 sica sol dispersion, 45% solids content, Covestro GmbH
  • 520.63 g Martinal® 01-104 flame retardant based on aluminum hydroxide, Martinswerk GmbH
  • 523.04 g of Borchigel® A LA thickckener, solids content 10%, diluted 1: 1 with water to a solids content 5%, OMG Borchers GmbH
  • Dispercoll® U 53F polyurethane dispersion, 40% solids content, Covestro GmbH AG
  • Rhenofit® are added in succession with stirring DDA-50 EM (anti-aging agent, 50% solids, Lanxess AG), 33.8 g Emulvin® W (emulsifier, 65% solids, Lanxess AG), 2335.8 g Dispercoll® S 3030-1 (silica sol dispersion, 30% Solids content, Covestro GmbH), 271.51 g Martinal® 01-104 (flame retardant based on aluminum hydroxide, Martinswerk GmbH) and 382.5 g Borchigel® A LA (thickener, solids content 10%, diluted 1: 1 with water to solids content 5 %, OMG Borchers GmbH) dosed and stirred for 30 min. The dispersion is then left to stand at RT for 24 hours. The resulting aqueous binder dispersion has a solids content of 3
  • a non-woven material PES 1000g / m 2 made of 60% by weight of PES black and 40% by weight of PES bikofibre white is used for the production of the composite components, in the present case in the form of cladding parts, so that a gray fleece is produced from this.
  • Such a fleece was each wetted with one of the compositions described above with a dry weight of 300 g / m 2 and blown into the fleece with the aid of compressed air. The material was then heated at 200 to 220 ° C. for about 30 to 90 seconds and then pressed in the mold at room temperature, the casing parts being obtained.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kompositbauteils, umfassend die Schritte: • i) Aufträgen einer wässrigen Zusammensetzung, die eine Polychloropren-Dispersion und/oder eine Polyurethan-Dispersion enthält, auf mindestens ein Vlies; • ii) Koagulieren der wässrigen Zusammensetzung auf dem Vlies durch in-Kontakt-bringen mit einem Koagulationsmittel und/oder Erwärmen auf 80 bis 220 °C, um ein Halbzeug zu formen; und iii) gegebenenfalls Anbringen eines Dekors, welches einen Klebefilm aufweist; und • iv) danach Verformen des Halbzeugs aus Schritt ii) oder iii) durch Pressen und/oder Erwärmen auf 30 bis 220 C°, um das Kompositbauteil zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Zusammensetzung mindestens einen Verdicker enthält. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung des Kompositbauteils der vorliegenden Erfindung als Bestandteil einer Innenraumverkleidung, einer Sonnenblende, eines Trägerteils, einer 2- oder 3-dimensionalen Schallschutzplatte, eines 3-dimensionalen Druckbauteils, eines Polsterwerkstoffes, eines Anfahrtschutzes, einer Sitzschale und einer Stoßisolierung.

Description

Kompositbauteil enthaltend ein Polychloropren- und/oder Polyurethan-Bindemittel
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kompositbauteils, umfassend die Schritte:
i) Aufträgen einer wässrigen Zusammensetzung, die eine Polychloropren-Dispersion und/oder Polyurethan-Dispersion enthält, auf mindestens ein Vlies;
ii) Koagulieren der wässrigen Zusammensetzung auf dem Vlies durch in-Kontakt-bringen mit einem Koagulationsmittel und/oder Erwärmen auf 80 bis 220 °C, um ein Halbzeug zu formen, welches ein Bindemittel, das aus der wässrigen Zusammensetzung gebildet wurde, umfasst; iii) gegebenenfalls Anbringen eines Dekors, welches einen Klebefilm aufweist;
iv) danach Verformen des Halbzeugs aus Schritt ii) oder iii) durch Pressen und/oder Erwärmen auf 30 bis 220 C°, um das Kompositbauteil zu erhalten;
v) gegebenenfalls Aufträgen einer Schicht, bevorzugt aus einem thermoplastischen Polymer oder Harz, auf einen Teil oder die gesamte Oberfläche des Kompositbauteils und danach gegebenenfalls Anbringen eines Dekors, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Zusammensetzung mindestens einen Verdicker enthält. Ferner betrifft die Erfindung ein Kompositbauteil, welches durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich ist und einen Gegenstand der dieses Kompositbauteil enthält oder daraus besteht. Darüber hinaus betrifft die Erfindung die Verwendung des Kompositbauteils der vorliegenden Erfindung als Bestandteil einer Innenraumverkleidung, einer Sonnenblende, eines Trägerteils, einer 2- oder 3 -dimensionalen Schallschutzplatte, eines 3 -dimensionalen Druckbauteils, eines Polsterwerkstoffes, eines Anfahrtschutzes, einer Sitzschale und einer Stoßisolierung sowie die Verwendung einer wässrigen erfindungsgemäßen Zusammensetzung als Bindemittel für Kompositbauteile.
Leichte Kompositbauteile, insbesondere als Bestandteil eines Polsterelements, sind beispielsweise aus der EP 2 933 136 Al bekannt. Solche Kompositbauteile bestehen unter anderem aus einem Vlies und einem Bindemittel. Insbesondere enthalten gewöhnliche Kompositbauteile häufig ein duroplastisches Bindemittel. Ein dreidimensional stochastischer Faserverbundwerkstoff gebunden mit duroplastischen Bindemittel sind nicht punktelastisch. Ferner ist in diesem Verfahren das Material der Faser stark eingeschränkt und ist aus Polyethylenterephthalat gebildet. Die Anordnung des Materials zum Oberflächenbereich benötigt immer ein Vlies und um den Komfort, zum Beispiel in Sitzschalen, zu erzeugen einen zusätzlichen Komforteinleger. Die Anforderung an eine gute Formgebung ist von diesem speziellen Kompositmaterial auf Grund der weniger guten Drapierfähigkeit nicht gegeben.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit in der Bereitstellung leichter Kompositbauteile, die in ihre finale Form durch geringe Presszeiten, bevorzugt unter 10 Sekunden, gebracht werden können und auf einen zusätzlichen Komforteinleger verzichten können. Ferner ist es wünschenswert, dass die Kompositbauteile geringe Emissionen an flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) aufweisen.
Die Aufgabe wurde gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Kompositbauteils, umfassend die Schritte:
i) Aufträgen einer wässrigen Zusammensetzung, die eine Polychloropren-Dispersion und/oder Polyurethan-Dispersion enthält, auf mindestens ein Vlies;
ii) Koagulieren der wässrigen Zusammensetzung auf dem Vlies durch in-Kontakt-bringen mit einem Koagulationsmittel und/oder Erwärmen auf 80 bis 220 °C, um ein Halbzeug zu formen, welches ein Bindemittel, das aus der wässrigen Zusammensetzung gebildet wurde, umfasst; iii) gegebenenfalls Anbringen eines Dekors, welches einen Klebefilm aufweist;
iv) danach Verformen des Halbzeugs aus Schritt ii) oder iii) durch Pressen und/oder Erwärmen auf 30 bis 220 C° um das Kompositbauteil zu erhalten;
v) gegebenenfalls Aufträgen einer Schicht, bevorzugt aus einem thermoplastischen Polymer oder Harz, auf einen Teil oder die gesamte Oberfläche des Kompositbauteils und danach gegebenenfalls Anbringen eines Dekors, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Zusammensetzung mindestens einen Verdicker enthält.
Von den Erfindern der vorliegenden Erfindung wurde überraschenderweise gefunden, dass die so erhaltenen Kompositbauteile nicht nur die vorstehend genannten Probleme lösen, sondern zudem, dass diese gut verklebt werden können und vakuumfähig bleiben, also eine weitere Kaschierung gut möglich ist. Ferner wurde überraschend gefunden, dass mit dem spezifischen Bindemittel der vorliegenden Erfindung die spätere Umformung mittels hohem Druck und/oder Wärmezufuhr möglich ist. Zudem sind weitere Schweiß- oder Nietvorgänge und auch Spritzvorgänge möglich. In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Kompositbauteils, umfassend die Schritte:
i) Aufträgen einer wässrigen Zusammensetzung, die eine Polychloropren-Dispersion und/oder Polyurethan-Dispersion enthält, auf mindestens ein Vlies;
ii) Koagulieren der wässrigen Zusammensetzung auf dem Vlies durch in-Kontakt-bringen mit einem Koagulationsmittel und/oder Erwärmen auf 80 bis 220 °C, um ein Halbzeug zu formen, welches ein Bindemittel, das aus der wässrigen Zusammensetzung gebildet wurde, umfasst; iii) gegebenenfalls Anbringen eines Dekors, welches einen Klebefilm aufweist;
iv) danach Verformen des Halbzeugs aus Schritt ii) oder iii) durch Pressen und/oder Erwärmen auf 30 bis 200 C° um das Kompositbauteil zu erhalten;
v) gegebenenfalls Aufträgen einer Schicht, bevorzugt aus einem thermoplastischen Polymer oder Harz, auf einen Teil oder die gesamte Oberfläche des Kompositbauteils und danach gegebenenfalls Anbringen eines Dekors, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Zusammensetzung mindestens einen Verdicker enthält.
In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Kompositbauteil, welches durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich ist.
In einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung einen Gegenstand enthaltend das Kompositbauteil oder bestehend aus dem Kompositbauteil der vorliegenden Erfindung.
Die Erfindung betrifft zudem in einem vierten Aspekt die Verwendung des Kompositbauteils gemäß der vorliegenden Erfindung als Bestandteil einer Innenraumverkleidung, einer Sonnenblende, eines Trägerteils, einer 2- oder 3 -dimensionalen Schallschutzplatte, eines 3- dimensionalen Druckbauteils, eines Polsterwerkstoffes, eines Anfahrtschutzes, einer Sitzschale und einer Stoßisolierung.
Schließlich betrifft die Erfindung die Verwendung einer wässrigen Zusammensetzung die eine Polychloropren-Dispersion und/oder eine Polyurethan-Dispersion enthält wie in der vorliegenden Erfindung definiert als Bindemittel für Kompositbauteile.
„Mindestens ein“, wie hierin verwendet, bezieht sich auf 1 oder mehr, beispielsweise 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder mehr. Im Zusammenhang mit der hierin beschriebenen Erfindung bezieht sich diese Angabe nicht auf die absolute Menge oder Anzahl eines Moleküls oder Bestandteils, sondern auf die Art des Bestandteils.„Mindestens ein Additiv“ bedeutet daher beispielsweise, dass mindestens eine Art von Additiven vorliegt, aber auch zwei oder mehr verschiedene Arten von Additiven enthalten sein können. Mindestens ein bezieht sich dabei nicht auf die Menge an Additiv-Molekülen, die in der Zusammensetzung vorhanden sind.
Zahlenwerte, die hierin ohne Dezimalstellen angegeben sind, beziehen sich jeweils auf den vollen angegebenen Wert mit einer Dezimalstelle. So steht beispielsweise„99 %“ für„99,0
Der Ausdrücke„ungefähr“ oder„etwa“, in Zusammenhang mit einem Zahlenwert, bezieht sich auf eine Varianz von ±10 % bezogen auf den angegebenen Zahlenwert, bevorzugt ±5 %, besonders bevorzugt ±1 %.
Alle Prozentangaben sind, sofern nicht explizit anders angegeben, Gewichts-% (Gew.-%).
Die vorstehend beschriebenen und weiteren Aspekte, Ausführungsformen, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden für den Fachmann aus dem Studium der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und Ansprüche ersichtlich. Dabei kann jedes Merkmal aus einer Ausführungsform der Erfindung in jede andere Ausführungsform der Erfindung eingesetzt werden. Ferner ist es selbstverständlich, dass die hierin enthaltenen Beispiele die Erfindung beschreiben und veranschaulichen sollen, diese aber nicht einschränken und insbesondere die Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.
Insbesondere betrifft die Erfindung:
1. Verfahren zur Herstellung eines Kompositbauteils, umfassend die Schritte oder bestehend aus den Schritten:
i) Aufträgen einer wässrigen Zusammensetzung, die eine Polychloropren-Dispersion und/oder eine Polyurethan-Dispersion enthält, auf mindestens ein Vlies, bevorzugt durch Sprühen, Tauchen oder Injizierung;
ii) Koagulieren der wässrigen Zusammensetzung auf dem Vlies durch in-Kontakt- bringen mit einem Koagulationsmittel und/oder Erwärmen auf 80 bis 220 °C, bevorzugt 180 bis 220 °C, um ein Halbzeug zu formen, welches ein Bindemittel, das aus der wässrigen Zusammensetzung gebildet wurde, umfasst; iii) gegebenenfalls Anbringen eines Dekors, welches einen Klebefilm aufweist; iv) danach Verformen des Halbzeugs aus Schritt ii) oder iii) durch Pressen, bevorzugt für 0,1 bis 30 Sekunden, stärker bevorzugt 1 bis 15 Sekunden, insbesondere bevorzugt für 3 bis 10 Sekunden, und/oder Erwärmen auf 30 bis 220 C°, bevorzugt 60 bis 220°C, insbesondere bevorzugt auf 180 bis 220°C, um das Kompositbauteil zu erhalten;
v) gegebenenfalls Aufträgen einer Schicht, bevorzugt aus einem thermoplastischen Polymer oder Harz, besonders bevorzugt das Bindemittel wie in Schritt ii), auf einen Teil oder die gesamte Oberfläche des Kompositbauteils und danach gegebenenfalls Anbringen eines Dekors;
vi) gegebenenfalls nach Schritt iv) oder v) weiteres Verformen durch erneutes Pressen und/oder Behandlung mit Wärme;
vii) gegebenenfalls nach einem der Schritte iv) bis vi) Schneiden oder Stanzen des Kompositbauteils, bevorzugt im Werkzeug, insbesondere im Pinchkantenwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Zusammensetzung mindestens einen Verdicker enthält. Verfahren gemäß Ausführungsform 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Polychloropren-Dispersion und/oder die Polyurethan-Dispersion eine mittlere Teilchengröße von 60 bis 300 nm aufweist. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung ferner eine wässrige Siliciumdioxid-Dispersion enthält. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Zusammensetzung umfasst
a) eine Polychloropren-Dispersion und/oder eine Polyurethan-Dispersion, bevorzugt mit einer mittleren Teilchengröße von 60 bis 300 nm;
b) mindestens einen Verdicker, bevorzugt ausgewählt aus Polyacrylsäuren, wasserlöslichen Polyurethanen, Kieselsäuren, Cellulosederivaten wie polycarboxylierte Celluloseether, nichtionische Celluloseether und mikrofibrillierte Cellulose, Alginate, Xanthane, Polyvinylalkohole und Mischungen davon;
c) gegebenenfalls eine wässrige Siliciumdioxid-Dispersion, bevorzugt mit einem mittleren Partikeldurchmesser der Siliciumdioxidpartikel von 1 bis 400 nm; und d) gegebenenfalls weitere Additive; oder daraus besteht. Verfahren gemäß Ausführungsform 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an c) 10 bis 90 Gew .-%, bevorzugt 25 bis 85 Gew. %, besonders bevorzugt 40 bis 75 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der nichtflüchtigen Anteile der wässrigen Zusammensetzung beträgt. Verfahren gemäß Ausführungsform 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Zusammensetzung
9,9 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 14,7 bis 75 Gew.-% an a);
0,01 bis 15 Gew.-%, bevorzugt 0,3 bis 5 Gew.-% an b);
9,9 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 24,7 bis 85 Gew.-%, stärker bevorzugt 40 bis 75 Gew.-% an c);
0 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 25 Gew.-% stärker bevorzugt 3 bis 15 Gew.-% an d); enthält oder daraus besteht, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der nichtflüchtigen Anteile der wässerigen Zusammensetzung. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Zusammensetzung eine Viskosität von 500 bis 7.000 mPa*s bestimmt nach DIN ISO 2555 mittels eines Brookfield Rotationsviskosimeters mit Spindel #2 bis zu einer Viskosität von 2.500 mPa*s und darüber mit einer Spindel #3, bei 12 upm und 23°C aufweist. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt ii) 20 bis 600 g/m2 Trockengewicht, bevorzugt 200 bis 400 g/m2 Trockengewicht, weiter bevorzugt 250 bis 350 g/m2 Trockengewicht, an Bindemittel auf einem Vlies vorhanden sind. Sofern noch eine Dekorschicht aufgeklebt ist, erhöht die Bindemittelmenge typischerweise um die für die Verklebung mit der Dekorschicht aufgewandte Menge an Bindemittel. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Vlies aus Polyolefin-, Polyethylenterephthalat-, Polyethersulfon-, Glas-, Mineral-, Kohlenstoff- oder Pflanzen basierten Fasern, wie Baumwollfasem, Kokosnussfasem, Reisbaumwollfasem, oder Mischungen davon besteht; und/oder
dass ein Vlies eine Dichte von 300 bis 1200 g/m2, bevorzugt 400 bis 550 g/m2 oder 900 bis 1100 g/m2 aufweist. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Vliese verwendet werden und sich das Bindemittel zwischen den Vliesen befindet. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Koagulationsmittel verwendet wird, bevorzugt eine Salzlösung, stärker bevorzugt eine CaCl2-Lösung. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebefilm aus einem Bindemittel besteht, dass aus einer wässrigen Zusammensetzung, wie in Schritt (i) definiert, die wie in Schritt (ii) koaguliert wird, erhalten wird, wobei bevorzugt das Bindemittel nicht vollständig getrocknet wird, um einen feuchten Klebefilm zu erhalten. Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass das Dekor, beispielsweise ein textiles Flächengebilde mit Schaumrücken, Leder oder eine Folie, in Schritt iii) auf einer Seite, im Falle eines textilen Flächengebildes mit Schaumrücken auf der Schaumseite, ebenfalls mit Bindemittel benetzt wird, aber nicht oder nicht vollständig getrocknet wird, sodass ein feuchter Klebefilm erhalten bleibt und
das mit Bindemittelbeschichtete Dekor mit der Seite des feuchten Klebefilms auf das mit Bindemittel beschichtetes Vlies aus Schritt ii) aufgelegt wird oder in eine Presse von jeweiligen Rollen eingefahren und anschließend in Schritt iv) verpresst wird. Kompositbauteil erhältlich durch ein Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 13, wobei das Kompositbauteil insbesondere ein Flächengewicht von 900 bis 2000 g/m2, bevorzugt von 1100 bis 1400 g/m2, stärker bevorzugt von 1250 bis 1350 g/m2, am stärksten bevorzugt 1300 g/m2 aufweist. 15. Gegenstand enthaltend das oder bestehend aus dem Kompositbauteil gemäß
Ausführungsform 14, wobei der Gegenstand bevorzugt ausgewählt ist aus einer Innenraumverkleidung, insbesondere Türverkleidung, Rückenplatte,
Kofferraumverkleidung, einer Sonnenblende, einem Trägerteil, insbesondere
Sitzschäume, Polstermaterialien, einer 2- oder 3 -dimensionalen Schallschutzplatte, einem 3 -dimensionalen Druckbauteil, einem Polsterwerkstoffes, insbesondere in Autositzen, Polstermöbeln, Anfahrtschutz und Stoßisolierung.
16. Verwendung des Kompositbauteils gemäß Ausführungsform 14 als Bestandteil einer
Innenraumverkleidung, insbesondere Türverkleidung, Rückenplatte,
Kofferraumverkleidung, einer Sonnenblende, eines Trägerteils, insbesondere
Sitzschäume, Polstermaterialien, einer 2- oder 3 -dimensionalen Schallschutzplatte, eines 3 -dimensionalen Druckbauteils, eines Polsterwerkstoffes, insbesondere in Autositzen, Polstermöbeln, eines Anfahrtschutzes, einer Sitzschale oder einer Stoßisolierung.
17. Verwendung einer wässrigen Zusammensetzung, die eine Polychloropren-Dispersion und/oder eine Polyurethan-Dispersion wie in einer der Ausführungsformen 1 bis 7 definiert enthält, als Bindemittel für Kompositbauteile, insbesondere Kompositbauteile, die mindestens ein Vlies enthalten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält das Kompositbauteil ein thermoplastisches Bindemittel, welches erhalten wird durch Koagulieren einer wässrigen Zusammensetzung die eine Polychloropren-Dispersion und/oder eine Polyurethan-Dispersion, im Folgenden auch lediglich als wässrige Zusammensetzung bezeichnet, enthält.
Das Koagulieren erfolgt dabei entweder mit Hilfe eines Koagulationsmittels, durch Erwärmen oder durch beides. Geeignete Koagulationsmittel sind dem Fachmann auf dem Gebiet der Polychloropren-Dispersionen und/oder Polyurethan-Dispersionen bekannt. Bevorzugt sind es Salz-Lösungen, insbesondere wässrige Salz-Lösungen, die insbesondere bevorzugt CaCl2 enthalten. Am stärksten bevorzugt ist eine 2 bis 5 Gew-% wässrige Salz, insbesondere CaCl2, Lösung. Der Auftrag des Koagulationsmittels findet dabei bevorzugt mittels Sprühen, Tauchen oder Injektion statt. Ebenfalls möglich sind Streichen, Gießen, Rakeln und Walzen. Wird das Koagulieren mittel Erwärmen durchgeführt so sind dabei Temperaturen von 80 bis 220 °C bevorzugt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird sowohl ein Koagulationsmittel verwendet als auch nachfolgendes Erwärmen durchgeführt.
In einem ersten Schritt wird die wässrige Zusammensetzung auf mindestens ein Vlies aufgetragen. Dazu können im Fachgebiet übliche Techniken verwendet werden. Beispielsweise geeignet ist der Auftrag mittels Besprühen des Vlieses mit der wässrigen Zusammensetzung; Injizieren der wässrigen Zusammensetzung, oder Tauchen des Vlieses in die wässrige Zusammensetzung. Ebenfalls möglich sind Streichen, Gießen, Rakeln und Walzen. Bevorzugt sind jedoch Sprühen, Injizieren und Tauchen. Das Aufträgen kann dabei bevorzugt bei Temperaturen von -5°C bis zu 80°C, bevorzugt bei 5 °C bis 45°C, stärker bevorzugt l0°C bis 35°C, am stärksten bevorzugt 20 bis 30°C erfolgen. Die Zusammensetzung kann dabei zusätzlich nach Auftrag auf das Vlies mittels Druckluft in das Vlies geblasen werden.
Besonders geeignete wässrige Zusammensetzungen, die eine Polychloropren-Dispersion und/oder eine Polyurethan-Dispersion enthalten sind im Folgenden beschrieben.
Polychloropren-Dispersion (al)
Erfindungsgemäß geeignete Polychloropren-Dispersionen werden durch Emulsions polymerisation von Chloropren und ggf. eines mit Chloropren copolymerisierbaren ethylenisch ungesättigten Monomeren in alkalischem Medium hergestellt, wie z. B. offenbart in der WO-A 02/24825 (S. 3, Z. 26-S. 7, Z. 4), DE-A 30 02 734 (S. 8, Z. 23- S. 12, Z. 9), US- A 5,773, 544 (Sp. 2, Z. 9 bis Sp. 4, Z. 45) oder WO 2009/027013 A. Besonders bevorzugt sind Polychloropren Dispersionen, die durch kontinuierliche Polymerisation hergestellt werden, wie z. B beschrieben in der WO 02/24825 A, Beispiel 2 und DE 3 002 734 Beispiel 6, wobei der Reglergehalt zwischen 0,01 % und 0,3 % variiert werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das mindestens eine Polychloropren, welches in der Polychloropren-Dispersion a) enthalten ist einen Shore A Wert von 10 bis 100, bevorzugt von 30 bis 95, stärker bevorzugt von 60 bis 90 auf. Es können auch Mischungen von 2 oder mehr verschiedenen Polychloroprenen eingesetzt werden; in einer alternativen Ausführungsform weisen alle in der Polychloropren-Dispersion a) enthaltenen Polychloroprene einen Shore A Wert von 10 bis 100, bevorzugt von 15 bis 95, auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Polychloropren ein anionisches Polychloropren. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist es einen pH-Wert von 8 bis 14, besonders bevorzugt von 9 bis 13, am stärksten bevorzugt von 10 bis 13, auf, gemessen nach DIN ISO 976:2013. Die Bestimmung kann mittels eines pH Meter 826 pH mobile der Firma Metrohm erfolgen, als Einstabmesselektrode kann die LL Protrode WOC der Firma Metrohm verwendet werden. Die Erhöhung der Genauigkeit der Messung kann durch eine 20zig-fach Bestimmung einer einzelnen Probe und Mitteln der erhaltenen Ergebnisse erfolgen.
Befindet sich der pH-Wert im Bereich von 10 bis 13, so wird eine erhöhte Lagerstabilität der wässrigen Zusammensetzung erreicht. Ferner können pH-Werte unter 8 dazu führen, dass die wässrige Zusammensetzung bzw. der Klebstoff zu schnell abbindet, was in wärmeren Monaten zu Qualitätsproblemen führen kann.
Der Anteil der jeweiligen Komponenten bezieht sich auf das Gesamtgewicht der nichtflüchtigen Anteile der wässrigen Zusammensetzung, dabei ergibt die Summe der Komponenten der wässrigen Zusammensetzung a) bis e) 100 Gew.-%.
Der Shore A Wert wird dabei wie in der DIN ISO 7619-2010 beschrieben mitels eines Zwick 3114 Durometers Typ A (Härte A - 2,5 N) bestimmt.
Polyurethan-Dispersion (a2):
Wässrige Polyurethan-Dispersionen, die in Klebstoffen für anspruchsvolle industrielle Anwendungen wie zum Beispiel bei der Schuhfertigung, der Verklebung von Teilen für die KFZ-Innenausstattung, der Folienlaminierung oder der Verklebung von textilen Substraten eingesetzt werden, sind bekannt.
Die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung als Polyurethan-Dispersionen bezeichneten Dispersionen enthalten als disperse Phase Polymere, die Polyurethane im engeren Sinn sein können, also solche Polymere, die durch Polymerisation von Polyolen und Polyisocyanaten erhalten werden, aber es können auch solche sein, bei denen als Aufbau- Komponenten auch Mono- und/oder Diamine eingesetzt werden, gegebenenfalls als Kettenverlängerer. Somit werden als erfindungsgemäß einsetzbare Polyurethan-Dispersionen sowohl reine wässrige Polyurethan- als auch Polyurethan-Hamstoff-Dispersionen eingesetzt.
Im der vorliegenden Erfindung werden bevorzugt Polyurethandispersionen eingesetzt, die teilkristalline Segmente enthalten und sich nach dem thermoaktivierverfahren verarbeiten lassen. Beim Thermoaktivierverfahren wird die Dispersion auf das Substrat aufgebracht, und nach vollständiger Verdunstung des Wassers wird die Klebstoffschicht durch Erwärmen, z.B. mit einem Infrarotstrahler, aktiviert und in einen klebfähigen Zustand überführt. Die Temperatur, bei der der Klebstofffilm klebrig wird, bezeichnet man als Aktiviertemperatur. Die bevorzugt eingesetzte wässrige Polyurethan- bzw. Polyurethan-Hamstoff-Dispersion enthält als disperse Phase ein Polymer A), das nach der Trocknung teilkristallin oder kristallin ist.
Als teilkristallin oder kristallin wird ein Polymer bezeichnet, wenn es in der DSC-Messung nach DIN 65467 bei einer Aufheizrate von 20 K/min einen Schmelzpeak aufweist. Der Schmelzpeak wird durch das Aufschmelzen regelmäßiger Teilstrukturen im Polymer verursacht. Die Schmelztemperatur der aus den erfindungsgemäßen Formulierungen erhaltenen Polymere bzw. Polymerschichten liegt dabei bevorzugt in einem Bereich von 35 °C bis 80 °C, besonders bevorzugt von 40 °C bis 70 °C, ganz besonders bevorzugt von 42 °C bis 55 °C. Die Schmelzenthalpie der aus den erfindungsgemäßen Formulierungen erhaltenen Polymerschichten ist > 35 J/g, bevorzugt > 40 J/g, besonders bevorzugt > 45 J/g. Ausgewertet wird die erste Aufheizung, um auch langsam kristallisierende Polymere zu erfassen.
Besonders bevorzugt ist das Polymer A aufgebaut aus
A(i). mindestens einem kristallinen oder teilkristallinen difunktionellen Polyesterpolyol mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von wenigstens 400 g/mol und einer Schmelztemperatur von wenigstens 35 °C und einer Schmelzwärme von wenigstens 35 J/g,
A(ii). optional mindestens einer difunktionellen Polyolkomponente mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 62 bis 399 g/mol,
A(iii). einer Isocyanatkomponente, A(iv). mindestens einer gegenüber Isocyanat reaktiven Komponente, die mindestens eine ionische oder potentiell ionische Gruppe trägt und von A(i) und A(ii) verschieden ist, und
A(v). optional weiteren gegenüber Isocyanat reaktiven Komponenten, die von A(i), A(ii) und (Aiv) verschieden sind.
Die erfindungsgemäßen wässrigen Dispersionen enthalten bevorzugt 15 bis 60 Gew.-% Polymer und 40 bis 85 % Wasser, bevorzugt 30 bis 50 Gew.-% Polymer und 50 bis 70 Gew.- % Wasser, besonders bevorzugt 38 bis 52 Gew.-% Polymer und 48 bis 62 Gew.-% Wasser.
Das Polymer enthält bevorzugt 50 bis 95 Gew.-% des Bestandteils A(i), 0 bis 10 Gew.-% des Bestandteils A(ii), 4 bis 25 Gew.-% des Bestandteils A(iii), 0,5 bis 10 Gew.-% des Bestandteils A(iv) und 0 bis 30 Gew.-% des Bestandteils A(v), wobei die Summe der Bestandteile 100 Gew.-% ergibt.
In einer bevorzugten Form der Erfindung enthält das Polymer 65 bis 92 Gew.-% des Bestandteils A(i), 0 bis 5 Gew.-% des Bestandteils A(ii), 6 bis 15 Gew.-% des Bestandteils A(iii), 0,5 bis 5 Gew.-% des Bestandteils A(iv) und 0 bis 25 Gew.-% des Bestandteils A(v), wobei die Summe der Bestandteile 100 Gew.-% ergibt.
In einer besonders bevorzugten Form der Erfindung enthält das Polymer 75 bis 92 Gew.-% des Bestandteils A(i)), 0 bis 5 Gew.-% des Bestandteils A(ii), 8 bis 15 Gew.-% des Bestandteils A(iii), 0,5 bis 4 Gew.-% des Bestandteils A(iv) und 0 bis 15 Gew.-% des Bestandteils A(v), wobei die Summe der Bestandteile 100 Gew.-% ergibt.
In einer ganz besonders bevorzugten Form der Erfindung enthält das Polymer 80 bis 90 Gew.- % des Bestandteils A(i), 0 bis 3 Gew.-% des Bestandteils A(ii), 8 bis 14 Gew.-% des Bestandteils A(iii), 0,5 bis 3 Gew.-% des Bestandteils A(iv) und 0 bis 10 Gew.-% des Bestandteils A(v), wobei die Summe der Bestandteile 100 Gew.-% ergibt.
Als kristalline oder teilkristalline difunktionelle Polyesterpolyole A(i) kommen insbesondere lineare oder auch schwach verzweigte Polyesterpolyole in Betracht, die auf Dicarbonsäuren und/oder deren Derivaten, wie Anhydride, Ester oder Säurechloride und bevorzugt aliphatischen, linearen Polyolen basieren. Auch Mischungen von Dicarbonsäuren und/oder deren Derivate sind geeignet. Geeignete Dicarbonsäuren sind beispielsweise Adipinsäure, Bemsteinsäure, Sebacinsäure oder Dodecandisäure. Bevorzugt sind Bemsteinsäure, Adipinsäure und Sebacinsäure und deren Mischungen, besonders bevorzugt sind Bemsteinsäure und Adipinsäure und deren Mischungen, ganz besonders bevorzugt ist Adipinsäure. Diese werden in Mengen von mindestens 90 mol-%, bevorzugt von 95 bis 100 mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge aller Carbonsäuren, eingesetzt.
Die difunktionellen Polyesterpolyole A(i) können beispielsweise durch Polykondensation von Dicarbonsäuren mit Polyolen hergestellt werden. Die Polyole haben bevorzugt ein Molgewicht von 62 bis 399 g/mol, bestehen aus 2 bis 12 C-Atomen, sind vorzugsweise unverzweigt, difunktionell und weisen bevorzugt primäre OH-Gruppen auf.
Beispiele für Polyole, die für die Herstellung der Polyesterpolyole A(i) verwendet werden können, sind mehrwertige Alkohole, wie z.B. Ethandiol, Di-, Tri-, Tetraethylenglykol, 1,2- Propandiol, Di-, Tri-, Tetrapropylenglykol, l,3-Propandiol, Butandiol-l,4, Butandiol-l,3, Butandiol-2,3, Pentandiol-l,5, Hexandiol-l,6, 2,2-Dimethyl-l,3-propandiol, 1,4- Dihydroxycyclohexan, 1 ,4-Dimethylolcyclohexan, Octandiol-l,8, Decandiol-l,l0,
Dodecandiol-l,l2 oder deren Gemische.
Bevorzugte Polyolkomponenten für die Polyesterpolyole A(i) sind Ethandiol- 1,2, Butandiol- 1,4 und Hexandiol-l,6, besonders bevorzugt sind Butandiol-l,4 und Hexandiol-l,6, ganz besonders bevorzugt ist Butandiol-l,4.
Die Polyesterpolyole A(i) können aus einem oder mehreren Polyolen aufgebaut sein. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind sie nur aus einem Polyol aufgebaut.
Wenn die kristallinen oder teilkristallinen difunktionellen Polyesterpolyole mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von wenigstens 400 g/mol und einer Schmelztemperatur von wenigstens 35 °C eine Schmelzwärme von wenigstens 50 J/g aufweisen, so hat das unter Verwendung desselben hergestellte Polymer regelmäßig eine Schmelzwärme von > 35 J/g. Falls gewünscht kann eine Adjustierung der Schmelzwärme des Polymers durch eine leichte Veränderung des Gehaltes an Polyesterpolyol A(i) in der Zusammensetzung oder durch eine geringe Variation der Schmelzwärme des Polyesterpolyols erreicht werden. Diese Maßnahmen erfordern lediglich orientierende Versuche und liegen völlig innerhalb der praktischen Erfahrung des Durchschnittsfachmanns auf diesem Gebiet. Die Herstellung von Polyesterpolyolen A(i) ist aus dem Stand der Technik bekannt.
Das zahlenmittlere Molekulargewicht der Polyesterpolyole A(i) liegt vorzugsweise zwischen 400 und 4000 g/mol, weiter bevorzugt zwischen 1000 und 3000 g/mol, besonders bevorzugt zwischen 1500 und 2500 g/mol, ganz besonders bevorzugt zwischen 1800 und 2400 g/mol. Das zahlenmittlere Molekulargewicht wird beispielsweise mittels GPC Messungen ermittelt unter der Verwendung von Polystyrolstandards.
Die Schmelztemperatur der kristallinen bzw. teilkristallinen Polyesterpolyole liegt in der Regel mindestens bei 35 °C, bevorzugt zwischen 40 und 80°C, besonders bevorzugt zwischen 42 und 60°C und ganz besonders bevorzugt zwischen 45 und 52°C. Die Schmelzwärme beträgt > 35 J/g, bevorzugt > 40 J/g und besonders bevorzugt > 50 J/g.
Als Aufbaukomponente A(ii) geeignete difunktionelle Polyolkomponenten mit einem Molekulargewicht von 62 bis 399 g/mol sind beispielsweise die zur Herstellung der Polyesterpolyole A(i) genannten Polyole. Auch niedermolekulare Polyesterdiole, Polyetherdiole, Polycarbonatdiole oder andere Polymerdiole sind prinzipiell geeignet, sofern sie ein Molekulargewicht von 62 bis 399 g/mol aufweisen.
Als Aufbaukomponenten A(iii) sind beliebige organische Verbindungen geeignet, die min destens zwei freie Isocyanatgruppen pro Molekül aufweisen. Bevorzugt werden Diisocyanate Y(NCO)2 eingesetzt, wobei Y für einen zweiwertigen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen, einen zweiwertigen cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 15 Kohlenstoff- Atomen, einen zweiwertigen aromatischen Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 15 Kohlenstoff- Atomen oder einen zweiwertigen araliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 7 bis 15 Kohlenstoffatomen steht. Beispiele derartiger bevorzugt einzusetzender Diisocyanate sind Tetramethylendiisocyanat, Methylpentamethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Dodecamethylendiisocyanat, l,4-Diisocyanato-cyclohexan, l-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanato-methyl-cyclohexan, 4,4'-Diisocyanato-dicyclohexyl-methan, 4,4'-Diisocyanato-dicyclohexyl-propan-(2,2), 1 ,4-Di- isocyanatobenzol, 2,4-Diisocyanatotoluol, 2,6-Diisocyanatotoluol, 4,4'-Diisocyanato- diphenylmethan, 2,2'- und 2,4'-Diisocyanatodiphenylmethan, Tetramethylxylylendiisocyanat, p-Xylylendiisocyanat, p-Isopropylidendiisocyanat sowie aus diesen Verbindungen bestehende Gemische. Es ist auch möglich, die in der Polyurethanchemie an sich bekannten höherfunktionellen Polyisocyanate oder auch an sich bekannte modifizierte, beispielsweise Carbodiimidgruppen, Allophanatgruppen, Isocyanuratgruppen, Urethangruppen und/oder Biuretgruppen aufweisende Polyisocyanate anteilig mitzuverwenden.
Neben diesen einfachen Diisocyanaten sind auch solche Polyisocyanate geeignet, die Heteroatome in dem die Isocyanatgruppen verknüpfenden Rest enthalten und/oder eine Funktionalität von mehr als 2 Isocyanatgruppen pro Molekül besitzen. Erstere sind z.B. durch Modifizierung einfacher aliphatischer, cycloaliphatischer, araliphatischer und/oder aromatischer Diisocyanate hergestellte, aus mindestens zwei Diisocyanaten aufgebaute Polyisocyanate mit Uretdion-, Isocyanurat-, Urethan-, Allophanat-, Biuret-, Carbodiimid-, Imino-oxadiazindion- und/oder Oxadiazintrion- Struktur. Als Beispiel für ein nicht- modifiziertes Polyisocyanat mit mehr als 2 Isocyanatgruppen pro Molekül sei z.B. 4- Isocyanatomethyl- 1 ,8-octandiisocyanat (Nonantriisocyanat) genannt.
Besonders bevorzugte Aufbaukomponenten A(iii) sind Hexamethylendiisocyanat (HDI) und
1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexan (IPDI) sowie deren Gemische.
Bevorzugte gegenüber Isocyanat reaktive Komponenten A(iv), die mindestens eine ionische oder potentiell ionische Gruppe tragen, sind Mono- und Dihydroxycarbonsäuren, Mono- und Diaminocarbonsäuren, Mono- und Dihydroxysulfonsäuren, Mono- und Diaminosulfonsäuren sowie Mono- und Dihydroxyphosphonsäuren oder Mono- und Diaminophosphonsäuren und deren Alkali- und Ammoniumsalze. Beispiele sind Dimethylolpropionsäure, Dimethylolbuttersäure, Hydroxypivalinsäure, N-(2-Aminoethyl)-ß-alanin, N-(2-Aminoethyl)-
2-aminoethansulfonsäure, N -(2- Aminoethyl)-2-aminoethancarbonsäure Ethylendiaminpropyl- oder -butylsulfonsäure, 1,2- oder l,3-Propylendiamin-ß-ethylsulfonsäure, Äpfelsäure, Zitronensäure, Glykolsäure, Milchsäure, Glycin, Alanin, Taurin, Lysin, 3,5- Diaminobenzoesäure, ein Additionsprodukt von IPDI und Acrylsäure (EP-A 0 916 647, Beispiel 1) und dessen Alkali- und/oder Ammoniumsalze; das Addukt von Natriumbisulfit an Buten-2-diol-l,4, Polyethersulfonat, das propoxylierte Addukt aus 2-Butendiol und NaHSCf, z.B. beschrieben in der DE-A 2 446 440 (Seite 5-9, Formel I-III). Für die Salzbildung gut geeignet sind Natrium-, Kalium-, Lithium- und Calcium-Hydroxid sowie tertiäre Amine wie Triethylamin, Dimethylcyclohexylamin und Ethyldiisopropylamin. Es können auch andere Amine zur Salzbildung eingesetzt werden, wie z.B. Ammoniak, Diethanolamin, Tri- ethanolamin, Dimethylethanolamin, Methydiethanolamin, Aminomethylpropanol und auch Mischungen der genannten und auch anderer Amine. Sinnvollerweise werden diese Amine erst nach der weitgehenden Umsetzung der Isocyanatgruppen zugegeben.
Weiter als Komponente A(iv) geeignet sind durch Zugabe von Säuren in kationische Gruppen überführbare Bausteine wie N-Methyl-diethanolamin.
Besonders bevorzugte Komponenten A(iv) sind solche, die über Carboxy- und/oder Carboxylat- und/oder Sulfonatgruppen verfügen.
Ganz besonders bevorzugt sind die Natriumsalze der N-(2-Aminoethyl)-2- aminoethansulfonsäure und der N-(2-Aminoethyl)-2-aminoethancarbonsäure, insbesondere der N-(2-Aminoethyl)-2-aminoethansulfonsäure. Weiterhin ganz besonders bevorzugt sind die Salze der Dimethylolpropionsäure.
Gegenüber Isocyanaten reaktive Komponenten A(v) können beispielsweise Polyoxyalkylenether, die mindestens eine Hydroxy- oder Aminogruppe enthalten, sein. Die häufig verwendeten Polyalkylenoxidpolyetheralkohole sind in an sich bekannter Weise durch Alkoxylierung geeigneter Startermoleküle zugänglich. Für die Alkoxylierungsreaktion geeignete Alkylenoxide sind insbesondere Ethylenoxid und Propylenoxid, die einzeln oder auch zusammen bei der Alkoxylierungsreaktion eingesetzt werden können.
Weitere gegenüber Isocyanat reaktive Komponenten A(v) sind beispielsweise Monoamine, Diamine und / oder Polyamine sowie deren Gemische.
Beispiele für Monoamine sind aliphatische und/oder alicyclische primäre und/oder sekundäre Monoamine wie Ethylamin, Diethylamin, die isomeren Propyl- und Butylamine, höhere linear-aliphatische Monoamine und cycloaliphatische Monoamine wie Cyclohexylamin. Weitere Beispiele sind Aminoalkohole, d. h. Verbindungen, die in einem Molekül Amino- und Hydroxylgruppen enthalten, wie z. B. Ethanolamin, N-Methylethanolamin, Diethanolamin oder 2-Propanolamin. Beispiele für Diamine sind 1 ,2-Ethandiamin, 1,6- Hexamethylendiamin, 1 -Amino-3 ,3 ,5 -trimethyl-5 -aminomethyl-cyclohexan
(Isophorondiamin), Piperazin, 1 ,4-Diamino-cyclohexan und Bis-(4-amino-cyclohexyl)- methan. Weiterhin kommen Adipinsaeuredihydrazid, Hydrazin bzw. Hydrazinhydrat in Frage. Weitere Beispiele sind Aminoalkohole, d. h. Verbindungen, die in einem Molekül Amino- und Hydroxylgruppen enthalten, wie z. B. l,3-Diamino-2-propanol, N-(2-Hydroxyethyl)- ethylendiamin oder N,N-Bis(2-Hydroxyethyl)-ethylendiamin. Beispiele für Polyamine sind Diethylentriamin und Triethylentetramin. In einer bevorzugten Form der Erfindung enthält das erfindungsgemäße Polymer zur Einstellung der Molmasse mindestens ein Monoamin und / oder mindestens ein Diamin als gegenüber Isocyanat reaktive Komponente A(v).
Als Komponente (a) kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Dispersion (al) auf Basis eines oder mehrerer Polychloropren-Polymer, eine Dispersion (a2) auf Basis eines oder mehrerer Polyurethan- und/oder Polyhamstoffpolymere, oder Mischungen von (al) und (a2) eingesetzt werden.
Verdicker b)
Die wässrige Zusammensetzung für die Verwendung der vorliegenden Erfindung enthält mindestens einen Verdicker. Geeignete Verdicker sind zum Beispiel beschrieben in W. Heilen et al.„Additive für wässrige Lacksysteme, Vincentz- Verlag Hannover, ISBN 978-3- 86630-845-9, Seite 61 ff. Geeignete Verdicker sind beispielsweise in Mengen von 0,01 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die nichtflüchtige Anteile der wässrigen Zusammensetzung enthalten, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylsäuren, wasserlöslichen Polyurethanen, Kieselsäuren, Cellulosederivaten wie polycarboxylierte Celluloseethem, nichtionische Celluloseethem und mikrofibrillierten Cellulosen, Alginaten, Xanthanen, Polyvinylalkoholen und Mischungen davon, In einer weiteren Ausführungsform sind die Verdicker in Mengen von 0,3 bis 5,0 Gew.-%, bezogen auf nichtflüchtige Anteile der wässrigen Zusammensetzung enthalten.
Durch das Vorhandensein mindestens eines Verdickers in der wässrigen Zusammensetzung werden mehrere technische Vorteile erzielt. Beispielsweise wird die Stabilität der wässrigen Zusammensetzung erhöht, insbesondere, wenn weitere Bestandteile wie beispielsweise Flammschutzmittel, wie Al(OH)3, zusätzlich enthalten sind. Ferner wird durch die Zugabe des mindestens einen Verdickers die Viskosität erhöht, dadurch wird das Verfahren verbessert. Werden wässrige Zusammensetzungen ohne Verdicker verwendet, so wird diese beziehungsweise der Klebstoff zu stark durch das angewandte Vakuum angesaugt und die Verteilung der wässrigen Zusammensetzung beziehungsweise des Klebstoffs im Bauteil ist oft nicht ausreichend. Ebenfalls kann durch das Vorhandensein des Verdickers eine genauere Dosierung und geringeres Tropfen der wässrigen Zusammensetzung erreicht werden. Darüber hinaus wird eine konstantere Schichtdicke nach Auftrag der wässrigen Zusammensetzung auf das Vlies im Vergleich zu Zusammensetzungen, welche keine Verdicker enthalten, erreicht.
Wässrige Siliciumdioxid-Dispersion c)
Die wässrige Zusammensetzung kann ferner eine wässrige Siliciumdioxid-Dispersion enthalten. Wässrige Dispersionen von Siliciumdioxid sind seit langem bekannt. Je nach Herstellprozess liegen sie in unterschiedlicher Struktur vor. Erfindungsgemäß geeignete Siliciumdioxid-Dispersionen können auf Basis von Kieselsol, Kieselgel, pyrogene Kieselsäuren oder Fällungskieselsäuren oder Mischungen der genannten, erhalten werden. Es werden gegebenenfalls solche wässrigen Siliciumdioxid-Dispersionen eingesetzt, deren Si02- Partikel einen mittleren Partikeldurchmesser von 1 bis 400 nm, bevorzugt 5 bis 100 nm und besonders bevorzugt 8 bis 55 nm aufweisen. Für den Fall das gefällte Kieselsäuren eingesetzt werden, werden diese zwecks Teilchenverkleinerung gemahlen. Der mittlere Partikeldurchmesser wird bestimmt durch Faserbeugung auf einem Faserdiffraktometer. Zunächst wird eine Probe der Kieselsäuredispersion oder der wässrigen Zusammensetzung unter Rühren entnommen, in ein Becherglas überführt und durch Zugabe von Wasser ohne Zusatz von Dispergieradditiven so verdünnt, dass eine Dispersion mit einem Gewichtsanteil von ca. 1 Gew.-% Si02 entsteht. Zur Bestimmung der Partikelgröße von Pulvern wird eine Dispersion mit einem Gewichtsanteil von ca. 1 Gew.-% Si02 durch Einrühren des Pulvers in Wasser hergestellt. Unmittelbar im Anschluss an die Dispergierung wird von einer Teilprobe der Dispersion mit dem Faserdiffraktometer die Partikelgrößenverteilung bestimmt. Für die Messung ist ein relativer Brechungsindex von 1,09 zu wählen. Alle Messungen erfolgen bei Raumtemperatur.
Kieselsäuresole sind kolloidale Fösungen von amorphem Siliciumdioxid in Wasser, die auch als Siliciumdioxidsole meist aber kurz als Kieselsole bezeichnet werden. Das Siliciumdioxid liegt dabei in Form von kugelförmigen und an der Oberfläche hydroxilierten Partikeln vor. Der Partikeldurchmesser der Kolloidteilchen beträgt in der Regel 1 bis 200 nm, wobei die zur Teilchengröße korrelierende spezifische BET-Oberfläche (bestimmt nach der Methode von G. N. Sears, Analytical Chemistry Vol. 28, N. 12, 1981-1983, Dezember 1956, wie nachstehend beschrieben) bei 15 bis 2000 m2/g liegt. Die Oberfläche der Si02-Teilchen weist eine Fadung auf, die durch ein entsprechendes Gegenion ausgeglichen wird, das zur Stabilisierung der kolloidalen Fösung führt. Die alkalisch stabilisierten Kieselsole besitzen einen pH-Wert von 7 bis 11,5 und enthalten als Alkalisierungsmittel beispielsweise geringe Mengen Na20, K20, Li20, Ammoniak, organische Stickstoffbasen, Tetraalkylammoniumhydroxide oder Alkali oder Ammoniumaluminate. Kieselsole können auch als semistabile kolloidale Lösungen schwach sauer vorliegen. Ferner ist es möglich, durch Beschichtung der Oberfläche mit AFfOHfsCl kationisch eingestellte Kieselsole herzustellen. Die Feststoff-Konzentrationen der Kieselsole liegen bei bevorzugt 5 bis 60 Gew.-% Si02.
Der Herstellprozess für Kieselsole durchläuft im Wesentlichen die Produktionsschritte: Entalkalisierung von Wasserglas mittels Ionenaustausch, Einstellung und Stabilisierung der jeweils gewünschten Teilchengrößen( Verteilung) der Si02-Partikel, Einstellung der jeweils gewünschten Si02-Konzentration und gegebenenfalls einer Oberflächenmodifikation der Si02-Partikel, wie beispielsweise mit Al2(OH)5Cl. In keinem dieser Schritte verlassen die Si02-Partikel den kolloidal gelösten Zustand. Dadurch erklärt sich das Vorliegen der diskreten Primärpartikel mit beispielsweise hoher Bindereffektivität.
Unter Kieselgele versteht man kolloidal geformte oder ungeformte Kieselsäure von elastischer bis fester Konsistenz mit lockerer bis dichter Porenstruktur. Die Kieselsäure liegt in Form von hochkondensierter Polykieselsäure vor. Auf der Oberfläche befinden sich Siloxan und/oder Silanol-Gruppen. Die Herstellung der Kieselgele erfolgt aus Wasserglas durch Umsetzung mit Mineralsäuren. Die Primärpartikelgröße beträgt im Allgemeinen 3 bis 20 nm und die spezifische Oberfläche 250 bis 1000 m2/g.
Die spezifische Oberfläche wird in der vorliegenden Erfindung dabei nach der Methode von G. N. Sears, Analytical Chemistry Vol. 28, N. 12, 1981-1983, Dezember 1956 bestimmt.
Des Weiteren wird zwischen pyrogener Kieselsäure und Fällungskieselsäure unterschieden. Beim Fällungs verfahren wird Wasser vorgelegt und anschließend Wasserglas und Säure, wie H2S04, simultan zugegeben. Dabei entstehen kolloidale Primärteilchen, die mit fortschreitender Reaktion agglomerieren und zu Agglomeraten verwachsen. Die spezifische Oberfläche liegt bei 30 bis 800 m2/g und die Primärpartikelgröße bei 5 bis 100 nm. Die Primärpartikel von diesen als Feststoff vorliegenden Kieselsäuren sind zu Sekundäragglomeraten fest vernetzt. Pyrogene Kieselsäure kann durch Flammenhydrolyse oder mit Hilfe des Lichtbogenverfahrens hergestellt werden. Das dominierende Syntheseverfahren für pyrogene Kieselsäuren ist die Flammenhydrolyse, bei der Tetrachlorsilan in einer Knallgas flamme zersetzt wird. Die dabei gebildete Kieselsäure ist röntgenamorph. Pyrogene Kieselsäuren besitzen an ihrer nahezu porenfreien Oberfläche deutlich weniger OH- Gruppen als Fällungskieselsäure. Die über Flammhydrolyse hergestellte pyrogenen Kieselsäure hat eine spezifischen Oberfläche von 50 bis 600 m2/g und eine Primärpartikelgröße von 5 bis 50 nm, die über das Lichtbogenverfahren hergestellte Kieselsäure hat eine spezifischen Oberfläche von 25 bis 300 m2/g und eine Primärpartikelgröße von 5 bis 500 nm.
Weitere Angaben zu Synthese und Eigenschaften von Kieselsäuren in fester Form sind beispielsweise K. H. Büchel, H. -H. Moretto, P. Woditsch "Industrielle Anorganische Chemie", Wiley VCH Verlag 1999, Kap. 5.8 zu entnehmen.
Werden für die erfindungsgemäße Polymer-Dispersion ein als isolierter Feststoff vorliegender Si02-Rohstoff, wie beispielsweise pyrogene oder gefällte Kieselsäure, eingesetzt, so wird dieser in eine wässrige Si02-Dispersion durch Dispergieren überführt. Zur Herstellung der Siliciumdioxid-Dispersionen werden Dispergatoren des Standes der Technik eingesetzt, bevorzugt solche, die zur Erzeugung hoher Scherraten geeignet sind, wie z. B. Ultratorrax oder Dissolverscheiben.
Bevorzugte erfindungsgemäße Polymer-Dispersionen sind solche, in denen die Si02-Partikel der Siliciumdioxid-Dispersion c) als diskrete unvemetzte Primärpartikel vorliegen. Es ist ebenfalls bevorzugt, dass die Si02-Partikel über Hydroxylgruppen an der Partikel-Oberfläche verfügen. Besonders bevorzugt werden als wässrige Siliciumdioxid-Dispersionen c) wässrige Kieselsäuresole eingesetzt.
Ob Si02-Partikel über Hydroxylgruppen an der Partikel-Oberfläche verfügen, kann beispielsweise mittels folgendem Messverfahren festgestellt werden. Das Kieselsol wird angesäuert und anschließend gegen eine Lauge titriert. Dabei werden die an der Oberfläche der Si02-Partikel zugänglichen OH-Gruppen deprotoniert und die dabei verbrauchte Titrierlauge bestimmt. Da die Kieselsäure eine schwache Säure ist, wird die Ermittlung des Verbrauchs an Natronlauge zwischen pH = 4 und einem End-pH von ca. 9 für die OH- Funktionalität herangezogen. Dieses Verfahren wurde in G. W. Sears, Jr., Anal. Chem., 28, 1981 (1956) beschrieben.
Eine wesentliche Eigenschaft der erfindungsgemäßen Kieselsäuren ist ihre verdickende Wirkung in Formulierungen aus Polychloropren-Dispersionen, die dazu führt, dass die so hergestellten Klebstoffe feinteilige, sedimentationsstabile Dispersionen bilden, sich gut verarbeiten lassen und auch auf Vliesen eine hohe Standfestigkeit haben.
Wässrige Zusammensetzungen, welche eine Polychloropren-Dispersion und/oder eine Polyurethan-Dispersion a) gemäß der vorliegenden Erfindung und eine Siliciumdioxid- Dispersion c) gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten sind Gemische von kommerziell erhältlichen Dispersionen. Geeignete Polychloropren-Dispersionen al) gemäß der vorliegenden Erfindung sind kommerziell unter dem Handelsnamen Dispercoll® C, insbesondere Dispercoll® C 74, C 84, C 86, C 2325, und C 2372-1 von der Covestro Deutschland AG erhältlich. Ein Beispiel für eine geeignete Polyurethandispersion a2) ist Dispercoll® U 53F (Covestro Deutschland AG). Geeignete Siliciumdioxid-Dispersionen c) gemäß der vorliegenden Erfindung sind kommerziell unter dem Handelsnamen Dispercoll® S, insbesondere Dispercoll® S 5005 (55 nm), S 4510 (30 nm), S 4020 (15 nm), S3030/1 (9 nm), S 2020XP (15 nm) besonders bevorzugt Dispercoll® S 4510, von der Covestro Deutschland AG erhältlich. Vorstehend in den Klammem ist der mittlere Partikeldurchmesser angegeben.
Erfindungsgemäß kann auch ein Gemisch der vorstehend genannten Dispercoll® Typen verwendet werden, wobei Dispercoll® S 4510 und/oder S 3030/1 bevorzugt enthalten sind.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform sind in der wässrigen Zusammensetzung 10 bis 90 Gew.-% einer wässrige Siliciumdioxid-Dispersion, bevorzugt mit einem mittleren Partikeldurchmesser der Siliciumdioxidpartikel von 1 bis 400 nm enthalten (Komponente c).
Der Anteil der jeweiligen Komponenten bezieht sich auf das Gesamtgewicht der nichtflüchtigen Anteile der wässrigen Zusammensetzung, dabei ergibt die Summe der Komponenten der wässrigen Zusammensetzung a) bis d) 100 Gew.-%. Additive d)
Die wässrige Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann gegebenenfalls Additive enthalten.
Beispielsweise können Netzmittel, insbesondere Polyphosphaten, wie Natriumhexa- metaphosphat, Naphthalinsulfonsäure, Ammonium- oder Natriumpolyacryl-Säuresalze zugesetzt werden. Ebenfalls geeignet sind Salze von Polyacrylsäuren, insbesonders Na-Salze von Polyacrylsäuren, wie beispielsweise kommerziell erhältlich unter dem Handelsnamen Dispex N40 von BASF. Bevorzugt in einer Menge von 0,2 bis 0,6 Gew. -%, alle Angaben bezogen auf nichtflüchtige Anteile der wässrigen Zusammensetzung, zugesetzt werden.
Weiterhin können der wässrigen Zusammensetzung Flammschutzmittel zugesetzt werden, um die Brandsicherheit der daraus hergestellten Formkörper zu erhöhen. Als Flammschutzmittel seien beispielhaft genannt: organische Phosphor- und Stickstoffverbindungen, Organochlor und Organobrom- Verbindungen, sowie anorganische Flammschutzmittel wie z.B. Antimontrioxid oder Aluminiumhydroxid. Bevorzugt wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung Aluminiumhydroxid als Flammschutzmittel in der wässrigen Zusammensetzung eingesetzt, besonders bevorzugt wird dabei Aluminiumhydroxid mit einer mittleren Partikelgröße d(50) im Bereich von 1,0 bis 3,9, insbesondere 1,7 - 2,1 mhi eingesetzt.
In weiteren, jedoch nicht bevorzugten Ausführungsformen können zur Konservierung auch Fungizide zugesetzt werden. Diese kommen in Mengen von 0,02 bis 1 Gew. -%, bezogen auf nichtflüchtige Anteile, der wässrigen Zusammensetzung zum Einsatz. Geeignete Fungizide sind beispielsweise Phenol-und Kresolderivate oder zinnorganische Verbindungen.
Gegebenenfalls können auch klebrig machende Harze, wie z. B. unmodifizierte oder modifizierte Naturharze wie Kollophoniumester, Kohlenwasserstoffharze oder synthetische Harze wie Phthalatharze der erfindungsgemäßen Polymer-Dispersion in dispergierter Form zugesetzt werden (siehe z. B. in "Klebharze" R. Jordan, R. Hinterwaldner, S. 75-115, Hinterwaldner Verlag München 1994). Bevorzugt sind Alkylphenolharz -und Terpenphenolharz -Dispersionen mit Erweichungspunkten grösser 70 °C, besonders bevorzugt größer 1 l0°C. Ebenfalls möglich ist ein Einsatz organischer Lösungsmittel, wie beispielsweise Toluol, Xylol, Butylacetat, Methylethylketon, Ethylacetat, Dioxan oder deren Gemische oder Weichmacher, wie beispielsweise solche auf Adipat-, Phthalat- oder Phosphatbasis in Mengen von 0,5 bis 10 Gew.-Teile, bezogen auf nichtflüchtige Anteile der wässrigen Zusammensetzung.
Die wässrige Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann auch 0,1 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 1,5 bis 15 Gew.-%, mindestens eines Pigments, bevorzugt ausgewählt aus Weißpigmenten, stärker bevorzugt aus Kreide, Ti02, ZnO, MgO, Al(OH)3 Al203 oder Mischungen davon enthalten.
Zinkoxid oder Magnesiumoxid, können als Akzeptor für geringe Mengen von Chlorwasserstoff, der von den Chloroprenpolymerisaten abgespalten werden kann, verwendet werden und sind deshalb in bevorzugten Ausführungsformen zusätzlich enthalten. Diese werden in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.-%, bevorzugt von 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die nichtflüchtigen Anteile der wässrigen Zusammensetzung, zugesetzt und können in Gegenwart der Polychloropren-Dispersionen (al) partiell hydrolisieren oder enthalten hydrolisierbare Anteile. Auf diese Weise kann die Viskosität der Polymer-Dispersion angehoben und auf ein gewünschtes Niveau eingestellt werden.
Beschrieben wird diese Hydrolisierung für ZnO z.B. in "Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie", 8. Auflage, 1924, Verlag Chemie Leipzig, Bd. 32, S. 134/135 und im Ergänzungsband 32, Verlag Chemie, 1956, S 1001-1003. Für MgO z. B. in "Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie", 8. Auflage, 1939, Verlag Chemie Berlin, Bd. 27, S. 12/13,47-50, 62-64.
Es können aber auch andere Stabilisatoren, wie z. B. Bleiglätte, oder Additive, die in Gegenwart alkalischer Polychloropren Dispersionen hydrolysieren, zugesetzt werden.
Wird eine höhere Viskosität der erfindungsgemäßen wässrigen Zusammensetzung nicht gewünscht, so können ZnO- oder MgO-Zusätze entfallen, ohne dass die Lagerstabilität des Produktes negativ beeinflusst wird. In bevorzugten Ausführungsformen ist das mindestens eine Additiv ausgewählt aus Pigmenten, Flammschutzmitteln, Antioxidantien, Dispergierhilfsmitteln, Emulgatoren, Netzmitteln, Haftvermittlem und Entschäumern.
Wässrige Zusammensetzung
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen wässrigen Zusammensetzung werden die Mengenverhältnisse der einzelnen Komponenten so gewählt, dass die resultierende Dispersion einen Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von 25 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 50 Gew.% aufweisen, wobei die Anteile der Polychloropren-Dispersion und/oder der Polyurethan-Dispersion (a) von 9,9 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 14,7 bis 75 Gew.-% und der Siliciumdioxid-Dispersion (c) von 9,9 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 24,7 bis 85 Gew.-%, besonders bevorzugt von 40 bis 75 Gew.-% betragen, wobei sich die Prozentangaben auf das Gewicht nichtflüchtiger Anteile der Komponenten a) bis d) beziehen und zu 100 Gew.-% addieren.
Den Polychloropren-Dispersionen und/oder Polyurethan-Dispersionen können gegebenenfalls auch andere Dispersionen wie z. B. Polyacrylat-, Polyvinylidenchlorid-, Polybutadien-, Polyvinylacetat- oder Styrol-Butadien-Dispersionen in einem Anteil von bis zu 30 Gew.-% enthalten.
Herstellung der wässrigen Zusammensetzung
Die Herstellung der erfindungsgemäßen wässrigen Zusammensetzung erfolgt durch einfaches Mischen der Komponenten (a) bis (d). Bevorzugt wird die Polychloropren-Dispersion und/oder die Polyurethan-Dispersion (a) vorgelegt und die übrigen Komponenten werden unter Rühren zugegeben werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der Verdicker (b) als letzte Komponente der Mischung zugegeben.
Der Kompositbauteil der vorliegenden Erfindung umfasst ferner mindestens ein Vlies.
Als Vliese im Sinne der vorliegenden Erfindung sind alle dem Fachmann auf dem Gebiet der Kompositbauteile bekannten Vliese geeignet. Als Faser- bzw. Fadenmaterialien sind synthetische, regenerierte und natürliche Fasern sowie Mischungen daraus einsetzbar. In bevorzugten Ausführungsformen werden Mischungen aus elastischen und unelastischen Fasern bzw. Fäden hergestellt.
Nichtelastische Fasern bzw. Fäden für die erste Textilbahn sind beispielsweise Baumwolle, Viskose sowie synthetische Fasern bzw. Fäden wie beispielsweise Polyacryl, Polyamid, Aramid, Polyester, Polyole fine oder anorganische Fasermaterialien, wie beispielsweise Glasfasern oder Kohlenstofffasem.
Elastische Faser- bzw. Fadenelemente sind beispielsweise Game aus Elastodien, thermoplastischen Elastomeren, Elastan, elastische Polyamid- oder Polyurethanfasem, texturierte Synthesegame, Zellulose-Z wimkreppfäden oder Zellulose-Spinnkreppfäden.
Die Vliese bestehen bevorzugt aus Polyolefin-, Polyethylenterephthalat-, Polyethersulfon-, Glas-, Mineral-, oder Pflanzen basierten Fasern, wie Baumwollfasem, Kokosnussfasem, Reisbaumwollfasem, oder Mischungen davon und/oder weisen eine Dichte von 300 bis 1200 g/m2, bevorzugt 400 bis 550 g/m2 oder 900 bis 1100 g/m2 auf.
Sowohl die elastischen als auch die nichtelastischen Fasern bzw. Fäden können in Abhängigkeit von der Stärke des gewünschten Vlieses in unterschiedlicher Stärke verwendet werden. Bevorzugt liegt die Faserstärke der nichtelastischen Fasern bei 0,01-1 tex (tex = Maßeinheit der Fadenfeinheit in g/l.000 m). Die Fadenfeinheit der elastischen Fäden liegt vorzugsweise bei 4-80 tex, vorzugsweise 10-40 tex, besonders bevorzugt 15-30 tex.
Die Vliese können aus einer oder mehreren verschiedenen Arten von Fäden bzw. Fasern bestehen, die sich hinsichtlich des Materials und/oder der Garnstärke voneinander unterscheiden. Es kann eine oder mehrere Arten nichtelastischer Game und, soweit vorhanden, eine oder mehrere Arten elastischer Game enthalten sein.
Die Fängsdehnbarkeit der Vliese beträgt vorzugweise von 30-200 %, weiter bevorzugt 60-110 %, besonders bevorzugt 85-100 %. Die Querdehnbarkeit der Vliese beträgt vorzugsweise 10- 120 %, weiter bevorzugt 30-100 %, besonders bevorzugt 40-90 %. Die Vliese können gefärbt oder ungefärbt sein. Ferner können die Vliese genadelt, gekrempelt oder thermisch vorfixiert sein.
Die Vliese können zudem auch flammgeschützte Fasern enthalten oder daraus bestehen, um den Flammschutz des Kompositbauteils zu verbessern. Ein geeignetes kommerziell erhältliches Flammschutzmittel für Fasern ist Aflammit® der Firma Thor oder Exolit® der Firma Clariant. Ebenfalls ist der Einsatz von rotem Phosphor möglich.
Im Verfahren wird das nach der Koagulation erhaltene Halbzeug durch Pressen und/oder Erwärmen zum Kompositbauteil geformt. Dabei können die Schritte mit den dem Fachmann auf dem Gebiet der Kompositbauteile üblichen Verfahren durchgeführt werden, beispielsweise in einer Presse. Sollte ein Erwärmen verwendet werden, so kann das Halbzeug vor einbringen in die Presse erwärmt werden. Alternativ ist es möglich, dass das Halbzeug in der Presse gleichzeitig erwärmt und gepresst wird.
Findet der Pressschritt statt so dauert dieser bevorzugt 0,1 bis 30 Sekunden, stärker bevorzugt 1 bis 15 Sekunden, insbesondere bevorzugt 3 bis 10 Sekunden.
Das erhaltene Kompositbauteil kann dann weiterverarbeitete werden. Beispielsweise durch Aufträgen einer Schicht, bevorzugt aus einem thermoplastischen Polymer oder Harz, auf einen Teil oder die gesamte Oberfläche des Kompositbauteils und danach gegebenenfalls Anbringen eines Dekors. Dabei sind alle den Fachmann bekannten Dekore geeignet, beispielsweise textile Flächengebilde, bevorzugt mit Schaumrücken, Leder oder Folien. Dadurch kann der Kompositbauteil weiter gestützt und verfestigt werden. Das thermoplastische Polymer kann dabei aus üblichen thermoplastischen Polymeren ausgewählt werden, wie Polyolefinen oder Polyurethanen. Ebenfalls möglich ist, dass das thermoplastische Polymer das Bindemittel wie vorstehend beschrieben ist. Falls Harze eingesetzt werden, so können ebenfalls die vorstehend beschriebenen verwendet werden.
Die Verarbeitung des Halbzeugs kann dabei in verschiedenen Vorrichtungen oder in einem sogenannten„one shot“ Verfahren innerhalb einer Presse erfolgen. Dieses one-shot- Verfahren umfasst vorzugsweise die folgenden Schritte:
A. Das Vlies wird mit Bindemittel benetzt und aufgeheizt. Es wird dabei ein trocknes, warmes und mit Bindemittel beschichtetes Vlies erhalten. B. Das Dekor, beispielsweise ein textiles Flächengebilde mit Schaumrücken, wird auf der Schaumseite ebenfalls mit Bindemittel benetzt aber nicht oder nicht vollständig getrocknet, sodass ein feuchter Klebefilm erhalten bleibt.
C. Das mit Bindemittelbeschichtete Dekor wird mit der Seite des feuchten Klebefilms auf das mit Bindemittel beschichtetes Vlies aus Schritt A. aufgelegt oder in die Presse von jeweiligen Rollen eingefahren und anschließend verpresst.
Hierbei vollzieht sich das Fügen der Teile zunächst durch thermoplastische Faserumformung sowie später durch den Zusammenhalt und die Aushärtung des Bindemittels sowie die langsamere Aushärtung des Klebefilms. Alleine wäre weder das Abkühlen des Thermoplasten noch das Aushärten des Bindermittels derartig schnell möglich. Auch hoher Druck alleine führt beim Dekor meistens nicht zu zufriedenstellenden Lösungen. Die Kombination der beiden Maßnahmen hingegen bringt den Erfolg und das spätere Kristallisieren die Festigkeit. Vorzugsweise sollte das Bindemittel für die Klebefuge der Kaschierung / Textil nicht zu hart gefüllt oder zu hart eingestellt sein. Der Träger wäre dann zwar recht fest aber die Verklebung von Textil und Träger kann möglicherweise nicht ausreichend beständig sein.
Alternativ oder nach dem Aufträgen der vorstehend beschriebenen Schicht, gegebenenfalls mit aufgebrachtem Dekor, kann ebenfalls ein weiteres Verformen des Kompositbauteils durch erneutes Pressen und/oder einer erneuten Wärmebehandlung durchgeführt werden. Auch ist ein automatisches Umbugen des Kompositbauteils oder des weiterverarbeiteten Kompositbauteils möglich sodass es zu einem haltbaren Verbund im Umbugbereich kommt. Dieses setzt voraus, dass der umlaufende Beschnitt dem Umbug angepasst wird, eine Sollbruchstelle das Material im Radius B-Seite schwächt und eine ausreichende Energiequelle (Druck, Temperatur, Hochfrequenzenergie) vorliegt.
Alternativ kann das Kompositbauteil oder das weiterverarbeitete Kompositbauteil wie vorstehend beschrieben zugeschnitten oder gestanzt werden um eine gewünschte Form zu erhalten.
Der erfindungsgemäß erhaltene Kompositbauteils findet Verwendung als Bestandteil einer Innenraumverkleidung, einer Sonnenblende, eines Trägerteils, einer 2- oder 3 dimensionalen Schallschutzplatte, eines 3 -dimensionalen Druckbauteils, eines Polsterwerkstoffes, eines Anfahrtschutzes, einer Sitzschale und einer Stoßisolierung. Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen sowie dem Fign. 1 bis 3 näher erläutert. Darin zeigt
Fig. 1 ein erstes Herstellungsverfahren für ein erfindungsgemäßes Kompositbauteil,
Fig. 2 ein zweites Herstellungsverfahren für ein erfindungsgemäßes Kompositbauteil sowie
Fig. 3 ein drittes Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Kompositbauteils .
In Fig. 1 ist ein erstes kontinuierliches Herstellungsverfahren zur Erzeugung eines erfindungsgemäßen Kompositbauteils 9 dargestellt. Darin wird ein Vlies 1 von einer Rolle 2 über zwei Führungswalzen 3 einer Bindemittelauftragseinrichtung 4, vorliegend einer Sprühvorrichtung, zugeführt. Die Bindemittelauftragseinrichtung 4 trägt das Bindemittel beidseitig auf das Vlies 1 auf. Das so beschichtete Vlies 1 wird anschließend einer Reaktionsmittelauftragseinrichtung 5 zugeführt, wo ein Koagulationsmittel durch Sprühen aufgetragen wird. Anschließend wird das Vlies 1 einer Presse 6 mit hydraulisch betätigten und beheizten Presstischen 7 zugeführt. Darin wird das beschichtete Vlies 1 in die gewünschte Form gepresst, erhitzt und gleichzeitig mit einer ebenfalls in der Presse 6 angeordneten Stanzeinrichtung auf das gewünschte Maß zurechtgeschnitten. Das Schneiden oder Stanzen des Kompositbauteils 9 wird insbesondere in einem Pinchkantenwerkzeug durchgeführt. Nach Erreichen der Verweilzeit wird dann das erfindungsgemäße Kompositbauteil 9 ausgeworfen und der Prozess wiederholt.
In Fig. 2 ist ein alternatives kontinuierliches Herstellungsverfahren zur Erzeugung eines erfindungsgemäßen Kompositbauteils 9 dargestellt. Dieses unterscheidet sich von dem in Fig. 1 dargestellten Verfahren im Wesentlichen darin, dass die Bindemittelauftragseinrichtung durch ein Tauchbad 10 realisiert wird, durch welche das Vlies 1 über eine Quetsch- Walzenanordnung 11 geführt und hierbei mit dem Bindemittel beaufschlagt wird. Bei der Quetsch-Walzenanordnung 11 wird durch das Gewicht der Walzen Druck auf das zwischen den Walzen durchgeführte Vlies 1 erzeugt und so die Bindemittelauftragsmenge gesteuert. Beim Verlassen des Tauchbades 10 wird das beschichtete Vlies 1 durch einen Spalt zwischen zwei Abstreifwalzen 12 geführt, wodurch überschüssiges Bindemittel entfernt und wieder dem Tauchbad 10 zugeführt wird. Die restlichen Verfahrensschritte verlaufen wie bei der in Fig. 1 dargestellten Weise.
In Fig. 3 ist eine dritte Variante eines kontinuierlichen erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens gezeigt. Diese basiert im Wesentlichen auf der in Fig. 2 dargestellten Vorgehensweise, wobei bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform die Presse 13 keinen beheizten Presstisch, sondern ein unbeheiztes Formwerkzeug beinhaltet. Das Aufheizen des beschichteten Vliesmaterials erfolgt einseitig oder beidseitig unmittelbar vor der Presse 13 durch eine Heizstation 14 mittels einer Heizplatte oder einer Infrarotstrahlungsheizung. Typische Aufheiztemperaturen liegen hier bei ca. 220 °C. Da durch diese vorgelagerte Heizstation 14 die Aushärtungsreaktion des Bindemittels bereits in Gang gesetzt wird, kann hier beim Press- und Stanzvorgang auf eine zusätzliche Beheizung des Press- beziehungsweise Stanzwerkzeugs verzichtet werden. Das Vlies weist beim Eintritt in die Presse 13 eine Temperatur von 30°C bis 220°C auf, je nach Transportgeschwindigkeit und Abstand zwischen der Heizstation 14 und der Presse 13.
Herstellung der wässrigen Bindemitteldispersion:
Beispiel für eine Mischung auf Polychloropren-Basis:
2690,8 g Dispercoll® C 2325 (Polychloropren-Dispersion, 55% Feststoffgehalt, Covestro Deutschland AG) werden vorgelegt und dazu unter Rühren nacheinander 64,69 g Rhenofit® DDA-50 EM (Alterungsschutzmittel, 50% Feststoffgehalt, Lanxess AG), 64,69 g Emulvin® W (Emulgator, 65 % Feststoffgehalt, Lanxess AG), 6278,54 g Dispercoll® S 4510 (Kieselsol- Dispersion, 45 % Feststoffgehalt, Covestro Deutschland AG), 520,63 g Martinal® 01-104 (Flammschutzmittel auf Basis Aluminiumhydroxid, Martinswerk GmbH) und 523,04 g Borchigel® A LA (Verdicker, Feststoffgehalt 10 %, 1 :1 verdünnt mit Wasser auf Feststoffgehalt 5 %, OMG Borchers GmbH) dosiert und 30 min nachgerührt. Anschließend lässt man die Dispersion bei RT 24 Stunden stehen. Die so entstandene wässrige Bindemitteldispersion hat einen Feststoffgehalt von 50 %, einen pH- Wert von 9,9 und eine Viskosität von 1240 mPas.
Beispiel für eine Mischung auf Polyurethan-Basis:
3218,1 g Dispercoll® U 53F (Polyurethan-Dispersion, 40% Feststoffgehalt, Covestro Deutschland AG) werden vorgelegt und dazu unter Rühren nacheinander 33,9 g Rhenofit® DDA-50 EM (Alterungsschutzmittel, 50% Feststoffgehalt, Lanxess AG), 33,8 g Emulvin® W (Emulgator, 65 % Feststoffgehalt, Lanxess AG), 2335,8 g Dispercoll® S 3030-1 (Kieselsol- Dispersion, 30 % Feststoffgehalt, Covestro Deutschland AG), 271,51 g Martinal® 01-104 (Flammschutzmittel auf Basis Aluminiumhydroxid, Martinswerk GmbH) und 382,5 g Borchigel® A LA (Verdicker, Feststoffgehalt 10 %, 1 :1 verdünnt mit Wasser auf Feststoffgehalt 5 %, OMG Borchers GmbH) dosiert und 30 min nachgerührt. Anschließend lässt man die Dispersion bei RT 24 Stunden stehen. Die so entstandene wässrige Bindemitteldispersion hat einen Feststoffgehalt von 37 %, einen pH- Wert von 10,2 und eine Viskosität von 1750 mPas.
Beispiele 1 und 2: Herstellung der Kompositbauteile (Verkleidungsteile)
Für die Herstellung der Kompositbauteile, vorliegend als Verkleidungsteile ausgestaltet, wird ein Vliesstoff PES l000g/m2 aus 60 Gew.-% PES schwarz und 40 Gew.-% PES Bikofaser weiß verwendet, sodass hieraus ein graues Vlies entsteht. Solch ein Vlies wurde jeweils mit einer der vorstehend beschriebenen Zusammensetzungen mit 300g/m2 Trockengewicht benetzt und mit Hilfe von Druckluft in das Vlies geblasen. Anschließend wurde das Material für ca. 30 bis 90 Sek. bei 200 bis 220°C aufgeheizt und dann bei Raumtemperatur im Werkzeug verpresst, wobei die Verkleidungsteile erhalten werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Kompositbauteils, umfassend die Schritte:
i) Aufträgen einer wässrigen Zusammensetzung, die eine Polychloropren-Dispersion und/oder eine Polyurethan-Dispersion enthält, auf mindestens ein Vlies;
ii) Koagulieren der wässrigen Zusammensetzung auf dem Vlies durch in-Kontakt- bringen mit einem Koagulationsmittel und/oder Erwärmen auf 80 bis 220 °C, um ein Halbzeug zu formen, welches ein Bindemittel, das aus der wässrigen Zusammensetzung gebildet wurde, umfasst;
iii) gegebenenfalls Anbringen eines Dekors, welches einen Klebefilm aufweist;
iv) danach Verformen des Halbzeugs aus Schritt ii oder iii) durch Pressen und/oder Erwärmen auf 30 bis 220 C°, um das Kompositbauteil zu erhalten; und
v) gegebenenfalls Aufträgen einer Schicht, bevorzugt aus einem thermoplastischen Polymer oder Harz, auf einen Teil oder die gesamte Oberfläche des Kompositbauteils und danach gegebenenfalls Anbringen eines Dekors, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Zusammensetzung mindestens einen Verdicker enthält.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Polychloropren-Dispersion und/oder die Polyurethan-Dispersion eine mittlere Teilchengröße von 60 bis 300 nm aufweist.
3. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung ferner eine wässrige Siliciumdioxid-Dispersion enthält.
4. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Zusammensetzung umfasst:
a) eine Polychloropren-Dispersion und/oder eine Polyurethan-Dispersion;
b) mindestens einen Verdicker;
c) gegebenenfalls eine wässrige Siliciumdioxid-Dispersion; und
d) gegebenenfalls weitere Additive.
5. Verfahren gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an c) 10 bis 90 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der nichtflüchtigen Anteile der wässrigen Zusammensetzung beträgt.
6. Verfahren gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Zusammensetzung
9,9 bis 90 Gew.-% an a);
0,01 bis 15 Gew.-% an b);
9,9 bis 90 Gew.-% an c);
0 bis 50 Gew.-% an d); enthält, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der nichtflüchtigen Anteile der wässerigen Zusammensetzung.
7. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Zusammensetzung eine Viskosität von 500 bis 7.000 mPa*s bestimmt nach DIN ISO 2555 mittels eines Brookfield Rotationsviskosimeters mit Spindel #2 bis zu einer Viskosität von 2.500 mPa*s und darüber mit einer Spindel #3, bei 12 upm und 23°C aufweist.
8. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt ii) 20 bis 600 g/m2 Trockengewicht an Bindemittel auf einem Vlies vorhanden sind.
9. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Vlies aus Polyolefin-, Polyethylenterephthalat-, Polyethersulfon-, Glas- , Mineral-, Kohlenstoff- oder Pflanzen basierten Fasern, wie Baumwollfasem, Kokosnussfasem, Reisbaumwollfasem, oder Mischungen davon besteht; und/oder dass ein Vlies eine Dichte von 300 bis 1200 g/m2 aufweist.
10. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Vliese verwendet werden und sich das Bindemittel zwischen den Vliesen befindet.
11. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Koagulationsmittel verwendet wird.
12. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dekor, ein textiles Flächengebilde mit Schaumrücken, in Schritt iii) auf der Schaumseite ebenfalls mit Bindemittel benetzt wird, aber nicht oder nicht vollständig getrocknet wird, sodass ein feuchter Klebefilm erhalten bleibt und
das mit Bindemittelbeschichtete Dekor mit der Seite des feuchten Klebefilms auf das mit Bindemittel beschichtetes Vlies aus Schritt ii) aufgelegt wird oder in eine Presse von jeweiligen Rollen eingefahren und anschließend in Schritt iv) verpresst wird.
13. Kompositbauteil erhältlich durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12.
14. Gegenstand enthaltend das Kompositbauteil gemäß Anspruch 13.
15. Verwendung des Kompositbauteils gemäß Anspruch 13 als Bestandteil einer Innenraumverkleidung, einer Sonnenblende, eines Trägerteils, einer 2- oder 3- dimensionalen Schallschutzplatte, eines 3 -dimensionalen Druckbauteils, eines Polsterwerkstoffes, eines Anfahrtschutzes, einer Sitzschale oder einer Stoßisolierung.
16. Verwendung einer wässrigen Zusammensetzung, die eine Polychloropren-Dispersion wie in einem der Ansprüche 1 bis 7 definiert enthält, als Bindemittel für Kompositbauteile .
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