PL192453B1

PL192453B1 - Zastosowanie proszkowej, sieciowalnej kompozycji spoiwa włókienniczego

Info

Publication number: PL192453B1
Application number: PL327765A
Authority: PL
Inventors: Klaus Kohlhammer; Richard Goetze; Reinhard Haerzschel; Abdulmajid Hashemzadeh
Original assignee: Wacker Chemie Ag
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1998-07-30
Publication date: 2006-10-31
Also published as: KR19990014203A; CA2244613C; CA2244613A1; DE59800523D1; CN1208062A; CZ289564B6; CZ242598A3; CN1141350C; EP0894888A1; JPH11172573A; ES2156422T3; PL327765A1; EP0894888B1; DE19733133A1; KR100281441B1; ID20627A; BR9803726A; US5977244A; TR199801480A2; TR199801480A3

Abstract

1. Zastosowanie proszkowej, sieciowalnej kompozycji spoiwa w lókienniczego, zawieraj acej a) proszkowy kopolimer, otrzymywany w wyniku polimeryzacji emulsyjnej i nast epnego wy- suszenia, jednego lub kilku monomerów z grupy zawieraj acej estry winylowe, estry kwasu akrylo- wego, estry kwasu metakrylowego, aromatyczne zwi azki winylowe i chlorek winylu z od 0,01 do 25% wagowymi, w przeliczeniu na ca lkowit a wag e kopolimeru, jednego lub kilku etylenowo niena- syconych monomerów zawieraj acych grupy karboksylowe, przy czym kopolimer ma temperatur e zeszklenia Tg lub temperatur e topnienia powy zej 40°C i ciezar cz asteczkowy Mw od 60000 do 300000, i b) co najmniej jeden proszkowy zwi azek, który zawiera dwie lub wi ecej grup epoksydowych lub izocyjanianowych i ma temperatur e topnienia od 40°C do 150°C, do wytwarzania zwi azanych polimerem w lókienniczych kszta ltek lub p laskich wyrobów w lókienniczych. PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zastosowanie proszkowej, sieciowalnej kompozycji spoiwa włókienniczego.

Włókiennicze płaskie wyroby, które produkuje się zwykłymi sposobami wytwarzania wyrobów nietkanych, na przykład za pomocą układania powietrzem (Airlay), układania na mokro (Wetlay) lub układania z przędzeniem (Spunlay), wymagają użycia spoiwa w celu trwałego stabilizowania włókien, a także w celu poprawy odpornoś ci na obciążenia mechaniczne. Spoiwa te produkowane są zwykle na bazie syntetycznych związków makrocząsteczkowych i można je nanosić zgodnie ze stanem techniki albo w postaci ciał stałych, na przykład jako proszek, granulat lub włókno, albo w postaci cieczy, na przykład jako wodną dyspersję polimeru lub roztwór. Podwyższona wytrzymałość wyrobów nietkanych wynika z wiązania włókien przez polimery, które przywierają do włókna i w ten sposób wzmacniają wyrób włókienniczy.

Z opisu WO-A 90/14457 znany jest sposób postępowania, w którym włókna szklane są mieszane na etapie zgrzeblenia z proszkiem termoplastycznym, na przykład z polipropylenem, poliestrem lub poliamidem i następnie umacnia się wyrób włókienniczy w podwyższonej temperaturze i pod ciśnieniem. W opisie AU-B 36659/89 opisano również sposób umacniania materiałów z włókien szklanych za pomocą proszków termoplastycznych. Zaleca się w tym przypadku stosowanie proszków na podstawie poliestrów lub polistyrenu. Wadą jest nieznaczna wytrzymałość tak związanego wyrobu włókienniczego przy zetknięciu z wodą lub rozpuszczalnikami.

Ponieważ często w podwyższonej temperaturze są przekroczone także temperatury zeszklenia lub temperatury topnienia spoiwa, konieczne było trwałe chemiczne usieciowanie spoiw, aby nadać wyrobom włókienniczym trwałość kształtu także w podwyższonej temperaturze. Znany jest sposób umocnienia materiałów włókienniczych z włókien poliestrowych, poliamidowych lub bawełnianych za pomocą samosieciowalnych dyspersji polimerowych. (Patrz opis US-A 4 451 315). Jakkolwiek otrzymuje się włókniny o dużej wytrzymałości, to wadą stosowania wodnych spoiw są wysokie koszty suszenia. Ponadto trudności sprawia uzyskanie równomiernego rozkładu spoiwa we włókienniczej matrycy.

Umocnienie proszkowych, sieciowalnych kopolimerów na bazie żywic fenolowo-formaldehydowych podano w opisie US-A 4 612 224. Wadą takiego układu spoiwa jest znaczna emisja formaldehydu podczas wytwarzania umocnionych w ten sposób materiałów włókienniczych.

Samosieciowalne, redyspergowalne proszki dyspersyjne na bazie kopolimerów estrów winylowych lub kopolimerów estrów kwasu met(akrylowego) jako środki do wiązania włókien opisano w opisie WO-A 94/20661. Wadą takiego układu spoiwa jest konieczność wprowadzenia znacznej ilości wody do matrycy włókna, co zwiększa koszty suszenia.

Termoutwardzalne kopolimery na bazie estrów kwasu akrylowego i/lub estrów winylowych, które jako składnik sieciujący zawierają jeszcze estry kwasu (met)akrylowego jedno- lub wielofunkcyjnych kwasów hydroksykarboksylowych i N-alkoksyalkilo(met)akryloamid, opisano w patencie US-A 4 129 545 jako proszkowe środki powłokowe. Z opisu EP-A 721 004 znane są sieciowalne, dyspergowalne w wodzie proszki, które zawierają zarówno błonotwórcze polimery z co najmniej jedną grupą funkcyjną, jak również składniki reaktywne, które po dyspergowaniu proszku w wodzie tworzą wiązania kowalencyjne. Wodne zawiesiny kompozycji proszkowej stosuje się do wytwarzania powłok odpornych na wodę.

Z opisu patentowego DE 2604544 znany jest ś rodek wiążący stosowany do wstępnego utwardzania-wzmacniania materiału włókien szklanych, który następnie stosowany jest do wytwarzania sztucznych tworzyw termoplastycznych wzmocnionych włóknem szklanym. Te w/w wstępne produkty umieszcza się w specjalnym narzędziu kształtowym i w całości powleka się na ogół żywicą poliestrową i w końcu utwardza do gotowego produktu. Istotnym przy tym jest to, że utwardzony produkt wstępny posiada b. małą własną sztywność, zwłaszcza także przy obróbce cieplnej aby dopasować się optymalnie do narzędzia kształtującego.

Dla zastosowania wstępnie utwardzonych (wzmocnionych) włókien szklanych nie jest istotna wysoka wytrzymałość mechaniczna i odporność cieplna, a wręcz przeciwnie są te własności znacznie obniżone aby mogły gwarantować przy dalszej przeróbce dopasowanie się do urządzenia kształtującego. W opisie tym nie wskazano ciężaru cząsteczkowego stosowanego polimeru.

Zadaniem niniejszego wynalazku było opracowanie zastosowania spoiwa włókienniczego, przy użyciu którego można uniknąć wad znanych ze stanu techniki wyżej opisanego, takich jak niedostateczna wytrzymałość, wysokie koszty suszenia, zła płynność i nierównomierne rozdzielenie spoiwa.

PL 192 453 B1

Stwierdzono nieoczekiwanie, że wytworzenie produktów o takich własnościach jest możliwe dzięki zastosowaniu spoiwa zawierającego kopolimer o określonych własnościach np. o określonym ciężarze cząsteczkowym polimeru utrzymywanym w określonych granicach.

Przedmiotem wynalazku jest zastosowanie proszkowej, sieciowalnej kompozycji spoiwa włókienniczego zawierającej

a) proszkowy kopolimer, otrzymywany w wyniku polimeryzacji emulsyjnej i następnego wysuszenia, jednego lub kilku monomerów z grupy zawierającej estry winylowe, estry kwasu akrylowego, estry kwasu metakrylowego, aromatyczne związki winylowe i chlorek winylu z od 0,01 do 25% wagowymi, w przeliczeniu na całkowitą wagę kopolimeru, jednego lub kilku etylenowo nienasyconych monomerów zawierających grupy karboksylowe, przy czym kopolimer ma temperaturę zeszklenia Tg lub temperaturę topnienia powyżej 40°C i ciężar cząsteczkowy Mw od 60000 do 300000, i

b) co najmniej jeden proszkowy związek, który zawiera dwie lub więcej grup epoksydowych lub izocyjanianowych i ma temperaturę topnienia od 40°C do 150°C, do wytwarzania związanych polimerem włókienniczych kształtek lub płaskich wyrobów włókienniczych.

Odpowiednimi kopolimerami są kopolimery na bazie jednego lub kilku monomerów z grupy zawierającej estry winylowe nierozgałęzionych lub rozgałęzionych kwasów alkilokarboksylowych zawierających od 1 do 15 atomów węgla, estry kwasu metakrylowego i estry kwasu akrylowego alkoholi zawierających od 1 do 10 atomów węgla, aromatyczne związki winylowe, takie jak styren i chlorek winylu. Korzystnymi estrami winylowymi są octan winylu, propionian winylu, maślan winylu, winylo-2-etyloheksanian, laurynian winylu, octan 1-metylowinylu, trimetylooctan winylu i estry winylowe α-rozgałęzionych kwasów monokarboksylowych zawierających od 5 do 9 atomów węgla, na przykład VeoVa5^R lub VeoVa9^R. Korzystnymi estrami kwasu metakrylowego lub estrami kwasu akrylowego są akrylan metylu, metakrylan metylu, akrylan etylu, metakrylan etylu, akrylan propylu, metakrylan propylu, akrylan n-butylu, metakrylan n-butylu, akrylan 2-etyloheksylu.

Jest istotne, by skład kopolimeru był tak dobrany, aby otrzymać temperaturę zeszklenia Tg lub temperaturę topnienia powyżej 40°C, korzystnie od 55°C do 150°C. Temperaturę zeszklenia Tg i temperaturę topnienia polimerów można oznaczyć znanym sposobem skaningowej kalorymetrii różnicowej (DSC). Wartość Tg można też w przybliżeniu obliczyć z góry za pomocą równania Foxa. Według Foxa T.G., Bull. Am. Physics Soc. 1, 3, str. 123 (1956) mamy: 1/Tg = x-|/Tgi + x₂/Tg₂ + ... + x_nTg_n, przy czym: x_n oznacza ułamek masowy (% wag/100) monomeru n i Tg_n oznacza temperaturę zeszklenia, w stopniach Kelvina, homopolimeru monomeru n. Wartości Tg homopolimerów podano w Polymer Handbook, wydanie 2, J. Wiley & Sons, Nowy Jork (1975) .

Dla uzyskania równomiernego rozprowadzenia proszkowego spoiwa w wyrobie włókienniczym ważna jest mała lepkość stopionego proszkowego spoiwa. Lepkość stopionego proszkowego spoiwa zależy od średniego ciężaru cząsteczkowego Mw i od rozkładu ciężarów cząsteczkowych Mw/Mn kopolimeru. Wagowo średni ciężar cząsteczkowy Mw wynosi od 60000 do 300000. Ciężar cząsteczkowy i rozkład ciężarów cząsteczkowych można w znany sposób nastawiać podczas polimeryzacji na przykład przez zastosowanie regulatorów i za pomocą temperatury polimeryzacji i można je mierzyć metodą chromatografii żelowej (GPC).

Korzystnymi kopolimerami są kopolimery octan winylu/chlorek winylu, octan winylu/VeoVa5^R, octan winylu/VeoVa9^R, metakrylan metylu/akrylan butylu i styren/akrylan butylu, które zawsze zawierają od 0,01 do 25% wagowych wymienionych jednostek monomerycznych zawierających grupy karboksylowe i których skład dobiera się w taki sposób, że uzyskuje się wymienione powyżej temperatury zeszklenia Tg lub temperatury topnienia.

Odpowiednimi, etylenowo nienasyconymi, zawierającymi grupy karboksylowe monomerami są to etylenowo nienasycone kwasy mono- lub dikarboksylowe, takie jak kwas akrylowy, kwas metakrylowy, kwas maleinowy, kwas fumarowy, kwas itakonowy, Zawartość jednostek komonomerów zawierających grupy karboksylowe wynosi korzystnie 0,01 do 10% wagowych, w przeliczeniu na całkowitą wagę kopolimeru.

Kopolimery mogą ewentualnie jeszcze zawierać 0,01 do 10% wagowych, w przeliczeniu na całkowitą wagę kopolimeru, monomerów pomocniczych z grupy etylenowo nienasyconych amidów kwasów karboksylowych, korzystnie akryloamidu, z grupy etylenowo nienasyconych kwasów sulfonowych lub ich soli, korzystnie kwasu winylosulfonowego, z grupy wielokrotnie etylenowo nienasyconych komonomerów, na przykład adypinianu diwinylu, maleinianu diallilu, metakrylanu allilu, lub cyjanuranu triallilu i/lub z grupy N-metylolo(met)akryloamidów lub ich eterów, takich jak eter izobutoksylowy lub N-butoksylowy.

PL 192 453 B1

W korzystnej postaci wykonania zawierają kopolimery zawsze w ilości 0,01 do 2% wagowych kwasu akrylowego i/iub akryloamidu.

Wytwarzanie kopolimerów odbywa się znanym sposobem, korzystnie w polimeryzacji emulsyjnej, jak to na przykład opisano w WO-A 94/20661, który włącza się do niniejszego opisu jako odnośnik. W celu wytworzenia proszku suszy się otrzymaną przy tym dyspersję polimeru. Suszenie może odbywać się za pomocą suszenia rozpyłowego, suszenia przez wymrażanie lub przez koagulację dyspersji i przez następne suszenie fluidyzacyjne. Korzystne jest suszenie rozpyłowe. Wytwarzanie kopolimeru i jego suszenie odbywa się korzystnie bez dodatku koloidu ochronnego.

Jako substancje sieciujące nadają się proszkowe związki, które zawierają dwie lub więcej grup epoksydowych lub izocyjanianowych, o temperaturze topnienia od 40 do 150°C. Przykładami odpowiednich epoksydowych substancji sieciujących są substancje typu bisfenolu A, to znaczy produkty kondensacji bisfenolu A z epichlorohydryną lub metyloepichlorohydryną. Takie epoksydowe substancje sieciujące znajdują się w obrocie handlowym, na przykład pod nazwami Epicot lub Eurepox. Odpowiednimi diizocyjanianami są także produkty handlowe, na przykład diizocyjanian m-tetrametyloksylenu (TMXDI), diizocyjanian metylenodifenylu (MDI). Zawartość substancji sieciujących wynosi zwykle od 0,1 do 25% wagowych, korzystnie od 4 do 12% wagowych, w przeliczeniu na proszkowy kopolimer.

W korzystnej odmianie wykonania, sieciowalna kompozycja spoiwa włókienniczego zawiera jeszcze katalizator sieciowania. Odpowiednie są na przykład proszkowe katalizatory z halogenków trifenylofosfoniowych lub z czwartorzędowych związków amoniowych. Jako przykłady można wymienić bromek metylo-, etylo-, propylo- i butylotrifenylofosfoniowy, lub odpowiednie jodki i chlorki. Odpowiednie są także halogenki trifenylofosfoniowe z podstawioną resztą alkilową, takie jak bromek 2-karboksyetylo-, 3-bromopropylo- lub formylometylo-trifenylofosfoniowy. Odpowiednimi czwartorzędowymi związkami amoniowymi są sole tetrabutyloamoniowe, benzylotrimetyloamoniowe i metylotributyloamoniowe. Wymienione związki znajdują się w obrocie handlowym i stosuje się je korzystnie w iloś ci od 0,1 do 5% wagowych, w przeliczeniu na proszkowy kopolimer.

Wytwarzanie sieciowanej kompozycji spoiwa włókienniczego odbywa się w wyniku zmieszania proszkowych składników w podanych stosunkach. Można przy tym stosować znane urządzenia do mieszania proszków.

Sposób wytwarzania związanych polimerem kształtek włókienniczych lub płaskich wyrobów włókienniczych z materiałów włóknistych zgodnie z zastosowaniem według wynalazku, polega na tym, że materiał włóknisty kontaktuje się z proszkową, dającą się sieciować polimeryczną kompozycją spoiwa włókienniczego i umacnia w temperaturze od 100°C do 250°C i ewentualnie pod ciśnieniem, przy czym jako spoiwo stosuje się sieciowalną kompozycję proszkową zawierającą

b) co najmniej jeden proszkowy związek, który zawiera dwie lub więcej grup epoksydowych lub izocyjanianowych i ma temperaturę topnienia od 40°C do 150°C.

Jako materiał włóknisty są odpowiednie włókna naturalne lub syntetyczne. Przykładami włókien syntetycznych są włókna na bazie polimerów włóknotwórczych, takie jak włókna wiskozowe, poliestrowe, poliamidowe, polipropylenowe i polietylenowe; odpowiednie są także włókna szklane, włókna ceramiczne i włókna mineralne; jako przykłady naturalnych materiałów włóknistych można wymienić włókna drzewne, celulozowe, wełniane, bawełniane, jutowe, lniane, konopne, kokosowe, włókna ramii i włókna sisalowe. Włókna mogą być stosowane także w postaci tkanin, przędzy lub w postaci nietkanej takiej jak otrzymana przez rozłożenie włókien i związanie ich za pomocą środka wiążącego lub w postaci dzianiny. Te nietkane wyroby mo żna ewentualnie wstępnie umacniać mechanicznie, na przykład za pomocą przeszycia.

Do wiązania włókien stosuje się proszkową kompozycję zwykle w ilości od 5 do 30% wagowych, w przeliczeniu na wagę włókna.

W celu wytwarzania kształtek lub płaskich wyrobów w łókienniczych można przy tym postępować w ten sposób, że materiały włókniste miesza się z kompozycją proszkową i taką mieszaninę złożoną z włókna i proszku przed umocnieniem zwykłymi sposobami technologii wyrobów nietkanych,

PL 192 453 B1 przerabia się na przykład przy użyciu urządzenia do układania powietrzem, układania na mokro, do bezpośredniego przędzenia lub do zgrzeblenia. Następnie przez podwyższenie temperatury, ewentualnie z zastosowaniem ciśnienia, wiąże się płaski wyrób włókienniczy.

Można także postępować w taki sposób, że przed umocnieniem włókien rozkłada się je powierzchniowo. Sposoby takie są znane i zależą przede wszystkim od zastosowania materiału włókienniczego. Włókna można na przykład rozkładać przy użyciu urządzenia do układania powietrzem, układania na mokro, do bezpośredniego przędzenia lub do zgrzeblenia. Przed umocnieniem spoiwem można ewentualnie jeszcze umacniać je mechanicznie, na przykład przez układanie krzyżowe, przeszywanie lub umacnianie strumieniem wody. Następnie napyla się mieszaninę proszkową na rozłożony materiał włókienniczy, przy czym proszek napyla się w częściowe obszary na płaszczyźnie, punktowo lub według wzoru i ewentualnie nanosi się w materiał włókienniczy przez przeszywanie. Następnie wiąże się materiał włókienniczy przez zastosowanie podwyższonej temperatury i ewentualnie podwyższonego ciśnienia.

Proszkowe spoiwo włókiennicze nadaje się do wytwarzania laminatów, przy czym dwie warstwy włókien skleja się ze sobą lub jedną warstwę włókien skleja z innym podłożem. Można przy tym tak postępować, że rozkłada się jedną warstwę włókien, przy czym proszkowe spoiwo jest przedtem zmieszane lub rozpylone po rozłożeniu, a następną warstwę włókien nakłada się przy użyciu powietrza. Zamiast drugiej warstwy włókien można także nakładać inne podłoże, na przykład na folię z tworzyw sztucznych. Następnie odbywa się związanie przez zastosowanie podwyższonej temperatury i ewentualnie podwyż szonego ciś nienia. Tym sposobem otrzymuje si ę materiał y izolacyjne z szarpanki bawełnianej, które są podklejane trwale włókniną jako włókniną kryjącą. Innym zastosowaniem jest sklejanie włókien szklanych z ozdobnymi foliami kryjącymi lub z płytami kryjącymi jako izolacji budowlanej lub wytwarzanie opiętków przez klejenie tkanin lub włóknin ze skórą.

Szczególnie odpowiednie jest proszkowe spoiwo włókiennicze do wytwarzania puszystych włóknin i wat lub takich wat, które na przykład służą do wytwarzania kształtek z materiałów włóknistych lub jako waty wyściółki meblowej, waty izolacyjne i waty filtracyjne. W tym celu rozpyla się proszkowe spoiwo w materiał włókienniczy i umacnia się materiał przez podwyższenie temperatury, korzystnie w formie.

W innej postaci wykonania wynalazku działa się wodą lub gorącą parą na wyroby w łókiennicze po zmieszaniu z proszkową kompozycją lub po rozpyleniu kompozycji proszkowej.

Proszkowa, sieciowalna kompozycja spoiwa włókienniczego wyróżnia się w porównaniu ze spoiwami wodnymi tym, że unika się energochłonnego suszenia i usuwania ścieków. W stosunku do znanych spoiw proszkowych zalety polegają na tym, że uzyskuje się odporne na wodę i rozpuszczalniki związanie włókien, przy czym nie uwalniają się szkodliwe substancje, jak to ma miejsce w przypadku żywic fenolowo-formaldehydowych lub w przypadku proszków, które zawierają jako substancję sieciującą tylko N-metyloloakryloamid.

Następujące przykłady służą do objaśnienia wynalazku.

P r z y k ł a d I.

Wytwarzanie proszkowego polimeru zawierającego grupy kwasu karboksylowego.

W 3-I reaktorze umieszczono 838,8 g dejonizowanej wody i 6,7 g laurylosiarczanu sodu i ogrzewano do temperatury 80°C w atmosferze azotu z jednoczesnym mieszaniem. W tej temperaturze wprowadzono do reaktora roztwór inicjatora (6,7 g peroksodisiarczanu potasu i 218,4 g wody) i z oddzielnych pojemników dozowano do reaktora w ciągu 4h następujące kompozycje:

dawka monomeru 1:
kwas metakrylowy	67,3 g
akrylan butylu	403,7 g
styren	861,3 g
merkaptan dodecylu	6,7 g
dawka monomeru 2:
woda	67,3 g
akryloamid (30%)	44,9 g
dawka inicjatora:
woda	217,6 g
peroksodisiarczan potasu	6,7 g

PL 192 453 B1

Po wprowadzeniu dawek polimeryzowano jeszcze w ciągu około 2h w temperaturze 80°C. Po ochłodzeniu i nastawieniu wartości pH na 8 przy użyciu amoniaku suszono zawiesinę rozpyłowo. Temperatura zeszklenia produktu wynosiła 59°C.

P r z y k ł a d II.

Wytwarzanie proszkowego polimeru zawierającego grupy kwasu karboksylowego.

W 3-I reaktorze umieszczono 855 g dejonizowanej wody i 6,7 g laurylosiarczanu sodu i ogrzewano do temperatury 80°C w atmosferze azotu z jednoczesnym mieszaniem. W tej temperaturze wprowadzono do reaktora roztwór inicjatora (6,7 g peroksodisiarczanu potasu i 217,4 g wody) i z oddzielnych pojemników dozowano do reaktora w ciągu 4h następujące kompozycje:

dawka monomeru 1:

kwas metakrylowy 67,2 g akrylan butylu 403,4 g styren 860,5 g merkaptan dodecylu 6,7 g dawka monomeru 2:

woda 67,3 g

N-metyloloakryloamid (48%) 28,0 g dawka inicjatora:

woda 217,4 g peroksodisiarczan potasu 6,6 g

Po wprowadzeniu tych dawek polimeryzowano jeszcze w ciągu około 2h w temperaturze 80°C. Po ochłodzeniu i nastawieniu wartości pH na 8 przy użyciu amoniaku suszono zawiesinę rozpyłowo. Temperatura zeszklenia tego produktu wynosiła 59°C.

P r z y k ł a d III.

Wytwarzanie proszkowej mieszaniny g proszkowego polimeru zawierającego grupy kwasu karboksylowego z przykładu l zmieszano w mieszalniku proszkowym z 2 g proszkowego, wielofunkcyjnego związku epoksydowego, a takż e z 0,5 g bromku trifenyloetylofosfoniowego TEP.

P r z y k ł a d IV. Wytwarzanie proszkowej mieszaniny g proszkowego polimeru zawierającego grupy kwasu karboksylowego z przykładu II zmieszano w mieszalniku proszkowym z 2 g proszkowego, wielofunkcyjnego związku epoksydowego, a takż e z 0,5 g bromku trifenyloetylofosfoniowego TEP.

P r z y k ł a d V.

Wytworzono proszkowe spoiwo na bazie redyspergowalnego samosieciowalnego proszku dyspersyjnego według stanu techniki odpowiadającego WO-A 94/20661. Ten proszkowy polimer stabilizowano za pomocą polialkoholu winylowego i otrzymano grupy N-metylolowe jako grupy sieciowalne. Oznaczony metodą GPC ciężar cząsteczkowy wynosił około 700000 g/mol.

Wytwarzanie kształtek włókienniczych (z wodą).

W celu wytworzenia prasowanych płyt zmieszano porcje po 115 g szarpanki bawełnianej z 13,2 g proszkowego spoiwa z przykł adów od I do V i rozprowadzono na powierzchni 24 x 24 cm. Mieszaniny włókna z proszkiem nawilżono przez napylanie jeszcze za pomocą około 40 g wody i natychmiast prasowano w temperaturze około 180°C w ciągu 5 minut, uzyskują c twarde prasowane płyty grubości 2 mm lub miękkie grube płyty grubości 10 mm o ciężarze powierzchniowym około 2200 g/m² i o ciężarze objętościowym około 1115 kg/m³ lub 223 kg/m³.

Wytwarzanie kształtek włókienniczych (na sucho).

W celu wytworzenia prasowanych płyt zmieszano porcje po 115 g szarpanki bawełnianej z 13,2 g proszkowego spoiwa z przykł adów od I do V i rozprowadzono na powierzchni 24 x 24 cm. Mieszaniny włókna z proszkiem natychmiast prasowano w temperaturze około 180°C w ciągu 5 minut, uzyskując twarde prasowane płyty grubości 2 mm lub miękkie płyty grubości 10 mm o ciężarze powierzchniowym około 2200 g/m² i o ciężarze objętościowym około 1115 kg/m³ lub 223 kg/m³.

Badania zastosowania technicznego.

Maksymalna siła rozciągania HZK:

Z prasowanych kształtek włókienniczych wykrawano kształtki do badań o wymiarach 10 x 100 mm i badano je w temperaturze pokojowej według DIN 53587 na zrywarce Zwicka.

PL 192 453 B1

Chłonność wody.

W celu oznaczenia chłonności wody przechowywano suche kształtki włókiennicze o wymiarach 50 x 20 mm w ciągu 1h lub 24h w wodzie i oznaczano grawimetrycznie przyrost wagi wskutek spęcznienia w wodzie.

Odporność cieplna.

W celu zbadania odpornoś ci cieplnej wycinano paski o wymiarach 240 x 20 mm. Te paski mocowano poziomo na płaskiej podkładce, w taki sposób, że paski długości 100 mm wystawały poza krawędź podkładki. W przypadku twardych kształtek (grubość płyty 2 mm) przywieszano ciężarek 40 g, podczas gdy miękkie kształtki (grubość płyty 10 mm) poddawano działaniu jedynie własnego ciężaru. Odporność cieplną oznaczano przez pomiar ugięcia d po 1h w temperaturze T = 120°C.

Wyniki badania technicznego przedstawiono w tabelach 1 i 2.

Spoiwa włókiennicze (przykłady III i IV) wykazują w stosunku do układów nieusieciowanych (przykłady I i II) wyraźnie wyższe wartości HZK (maksymalnej siły rozciągania), a także lepszą odporność cieplną (= mniejsze ugięcie pod obciążeniem cieplnym).

Ponadto obie tabele pokazują, że przykłady według wynalazku III i IV w porównaniu do stanu techniki (przykład V) mają lepsze wartości HZK w temperaturze pokojowej. Odporność cieplną prasowanych twardych, silnie zagęszczonych kształtek włókienniczych grubości 2 mm można uznać za jednakową w ramach dokładności pomiarów. W przypadku miękkich kształtek włókienniczych o konsystencji waty odporność cieplna proszkowych spoiw według wynalazku (przykłady III i IV) jest znacznie lepsza w porównaniu ze stanem techniki (przykład V).

Przy wytwarzaniu kształtek włókienniczych bez dodatku wody widać podczas prasowania we wszystkich przypadkach wyraźną poprawę (= zmniejszenie) pęcznienia w wodzie w stosunku do stanu techniki.

T a b e l a 1

Badania twardych kształtek (ciężar powierzchniowy; 2200kg/m², gęstość objętościowa: 115 kg/m³.

Przykład	Kształtki prasowane na mokro	Kształtki prasowane na mokro
	HZK N	Odpor. cieplna mm	Chłonność wody 1h/24h % wag.	HZK	Odpor. cieplna	Chłonność wody 1h/24h % wag.
Prz. I	390	70	72/83	282	70	214/238
Prz. II	440	66	67/83	310	66	198/225
Prz. III	948	21	48/57	560	22	139/161
Prz. IV	926	19	51/60	526	20	159/180
Prz. V	326	20	68/79	165	41	253/284

T a b e l a 2

Badania miękkich kształtek (ciężar powierzchniowy: 2200kg/m², gęstość objętościowa: 223 kg/m³.

Przykład	Kształtki prasowane na mokro	Kształtki prasowane na sucho
	HZK N	Odpor. cieplna mm	Chłonność wody 1h/24h % wag.	HZK	Odpor. cieplna	Chłonność wody 1h/24 %wag
Prz. I	15,2	16	602/621	15,4	15	728/739
Prz. II	16,3	14	509/550	16,2	14	730/741
Prz. III	18,8	8	441/447	18,3	11	758/774
Prz. IV	17,9	7	423/439	18,8	8	721/752
Prz. V	11,9	14	589/662	7,9	39	981/994

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Zastosowanie proszkowej, sieciowalnej kompozycji spoiwa włókienniczego, zawierającej a) proszkowy kopolimer, otrzymywany w wyniku polimeryzacji emulsyjnej i nastę pnego wysuszenia, jednego lub kilku monomerów z grupy zawierającej estry winylowe, estry kwasu akrylowego, estry kwasu metakrylowego, aromatyczne związki winylowe i chlorek winylu z od 0,01 do 25% wagowymi, w przeliczeniu na całkowitą wagę kopolimeru, jednego lub kilku etylenowo nienasyconych monomerów zawierających grupy karboksylowe, przy czym kopolimer ma temperaturę zeszklenia Tg lub temperaturę topnienia powyżej 40°C i ciężar cząsteczkowy Mw od 60000 do 300000, i

b) co najmniej jeden proszkowy związek, który zawiera dwie lub więcej grup epoksydowych lub izocyjanianowych i ma temperaturę topnienia od 40°C do 150°C, do wytwarzania związanych polimerem włókienniczych kształtek lub płaskich wyrobów włókienniczych.
2. Zastosowanie według zastrz. 1, znamienne tym, ż e kompozycja zawiera jeszcze od 0,1 do 5% wagowych proszkowego katalizatora sieciowania, w przeliczeniu na proszkowy kopolimer.
3. Zastosowanie według zastrz. 2, znamienne tym, ż e jako kopolimer stosuje się kopolimer z grupy obejmującej octan winylu/chlorek winylu, octan winylu/estry winylowe α-rozgałęzionych kwasów monokarboksylowych zawierających od 5 do 9 atomów węgla, metakrylan metylu/akrylan butylu i styren/akrylan butylu, które zawsze zawierają 0,01 do 25% wagowych wymienionych jednostek monomerycznych zawierających grupy karboksylowe.
4. Zastosowanie według zastrz. 3, znamienne tym, że jako jednostki monomeryczne z grupami karboksylowymi zawiera jednostki z grupy kwasu akrylowego, kwasu metakrylowego, kwasu maleinowego, kwasu fumarowego i kwasu itakonowego.
5. Zastosowanie według zastrz. 1, znamienne tym, że kopolimer zawiera jeszcze 0,01 do 10% wagowych, w przeliczeniu na całkowitą wagę kopolimeru, jednego lub kilku monomerów z grupy etylenowo nienasyconych amidów kwasów karboksylowych, z grupy etylenowo nienasyconych kwasów sulfonowych lub ich soli, z grupy wielokrotnie etylenowo nienasyconych komonomerów i z grupy N-metylolo(met)akryloamidów, a także ich etery izobutoksylowe lub n-butoksylowe.
6. Zastosowanie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienne tym, że kompozycja zawiera kwas akrylowy i/lub akryloamid w ilości 0,01 do 2% wagowych.
7. Zastosowanie według zastrz. 1, znamienne tym, że materiał włókienniczy kontaktuje się z proszkową, dającą się sieciować kompozycją spoiwa włókienniczego i umacnia w temperaturze od 100°C do 250°C i ewentualnie pod zwiększonym ciśnieniem.
8. Zastosowanie według zastrz. 7, znamienne tym, że jako materiał włókienniczy stosuje się jeden lub kilka materiałów z grupy włókien wiskozowych, poliestrowych, poliamidowych, polipropylenowych i polietylenowych, włókien szklanych, ceramicznych, mineralnych, drzewnych, celulozowych, wełnianych, bawełnianych, jutowych, lnianych, konopnych, kokosowych, włókien ramii i włókien sisalowych, w postaci tkanin, przędzy lub w postaci nietkanej otrzymanej przez rozłożenie włókien i związanie ich za pomocą środka wiążącego lub w postaci dzianiny.
9. Zastosowanie według zastrz. 7 albo 8, znamienne tym, że sieciowalną kompozycję proszkową stosuje się w ilości od 5 do 30% wagowych, w przeliczeniu na wagę włókna.
10. Zastosowanie według zastrz. 9, znamienne tym, że wyrób włókienniczy po zmieszaniu z kompozycją proszkową lub po rozpyleniu kompozycji proszkowej poddaje się działaniu wody lub gorącej pary.