WO2016169752A1 - Thermisch fixierbares flächengebilde - Google Patents

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WO2016169752A1
WO2016169752A1 PCT/EP2016/057314 EP2016057314W WO2016169752A1 WO 2016169752 A1 WO2016169752 A1 WO 2016169752A1 EP 2016057314 W EP2016057314 W EP 2016057314W WO 2016169752 A1 WO2016169752 A1 WO 2016169752A1
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WO
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polyurethane foam
polyurethane
foam
polyol
carrier layer
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PCT/EP2016/057314
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English (en)
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Steffen Traser
Steffen Kremser
Original Assignee
Carl Freudenberg Kg
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    • D06N3/00—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof
    • D06N3/0056—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof characterised by the compounding ingredients of the macro-molecular coating
    • D06N3/0068—Polymeric granules, particles or powder, e.g. core-shell particles, microcapsules

Definitions

  • the invention relates to thermally fixable fabrics, in particular usable as fixable insert or lining materials in the textile industry, which are characterized by improved performance properties and improved processability, and their preparation and
  • Inlays are the invisible framework of clothing. They ensure correct fits and optimal comfort. Depending on the application, they support processability, increase functionality and
  • these functions may be used in technical textile applications, such as e.g. the furniture, upholstery as well
  • Important property profiles for interlining fabrics are softness, resilience, grip, detergency, and wear resistance of the substrate in use.
  • Inlays can be made of nonwovens, fabrics, knitted or
  • knitted fabrics consist of threads / yarns, which over a
  • Mesh bond are combined to form a textile fabric.
  • Nonwovens consist of single fibers deposited into a batt, which are bound mechanically, chemically or thermally. In mechanically bonded nonwovens, the batt is through
  • the batt is provided with a binder (e.g., acrylate binder) by impregnation, spraying or other conventional methods of application and then condensed.
  • a binder e.g., acrylate binder
  • the binder binds the fibers together to a nonwoven fabric, but has the consequence that a relatively stiff product is obtained, since the binder extends over large parts of the batt and extends the fibers as in a
  • Thermally bonded nonwovens are typically calendered or hot air-solidified for use as liners.
  • punctiform calender consolidation has as
  • the batt is usually made of specially developed for this process fibers of polyester or polyamide and is by means of a calender at temperatures around the
  • a roller of the calender is provided with a dot engraving.
  • a dot engraving consists e.g. from 64
  • Points / cm 2 may, for example, have a welding surface of 12%. Without a point arrangement, the interlining would be sheet-like solidified and inappropriately hard to handle.
  • the adhesive compositions which are usually applied to interlining, are usually thermally activated and usually consist of thermoplastic polymers.
  • Adhesive mass coatings according to the prior art in a separate step on the fiber fabric.
  • Adhesion-based adhesive technology is usually powder dot, paste printing,
  • Base material serves as a barrier against adhesive mass recoil and for anchoring the top point particles.
  • Usual sub-items consist for example of binder and / or of a thermoplastic polymer, which contributes to the bond strength with the fixation. Depending on the chemistry used, the sub-item also carries as well as anchoring in the base material
  • Main adhesive component in the two-layer composite is primarily the top point. This may consist of a thermoplastic material which is sprinkled as a powder on the sub-point. After the spreading process, the excess part of the powder (between the points of the lower layer) is expediently sucked off again. After subsequent sintering, the upper point is bound to the sub-point (thermal) and can serve as an adhesive to the upper point.
  • a different number of dots are printed on and / or the amount of adhesive mass or the geometry of the dot pattern is varied.
  • a typical number of points are, for example, CP 110 with a support of 9 g / m 2 or CP 52 with a support amount of 11 g / m 2 .
  • thermoplastic polymers usually in this technology, an aqueous dispersion of thermoplastic polymers, usually in
  • the object of the present invention is to provide textile fabrics which can also be fixed on thin, transparent, flexible or very open outer fabrics.
  • the textile fabrics should be able to be processed easily with conventional fixing presses, show very good haptic and optical properties, be easy and inexpensive to produce, a very good washing resistance up to 95 ° C show, and also survive drying conditions at high numbers of cycles.
  • Another object is to provide the textile fabrics with a high elasticity, in particular in the transverse direction.
  • Fabric in particular usable as a fixable Einlagestoff in the textile industry, with a carrier layer of a textile material on which a coating of polyurethane foam is applied, which is a thermoplastic polyurethane in the form of a reaction product of
  • cycloaliphatic or aromatic polyisocyanate having an isocyanate content of 5 to 65 parts by weight, at least one polyoi (B) selected from the group consisting of polyester polyol, polyether polyol, polycaprolactone polyol,
  • the foam coating in the sheet according to the invention is characterized by a very homogeneous and narrow pore size distribution with a high stability. It is believed that this is possible by reducing the level of foaming agent in the foam coating.
  • Foam coating based on its active, foam-forming
  • foaming agents are understood as meaning compositions which comprise surfactants and / or mixtures of surfactants and in which
  • Foaming agents are, for example, ® RUCO-COAT FO 4010 or ® TUB! COAT SCH ⁇ UMER HP.
  • the polyurethane foam may be provided with a pore structure in which the average pore diameter is comparatively small, preferably in the range of 5 to 30 ⁇ m, and preferably 10 to 25 ⁇ m, and more preferably 10 to 20 ⁇ m.
  • the mean pore diameters can be determined according to the standard ASTM E 1294 (Coulter Porometer).
  • the foam tends to collapse.
  • the application of such a polyurethane foam due to its low density takes virtually no penetration into the carrier layer. This is advantageous because even very light nonwovens or very light, open woven or knitted fabrics with good release force values can be coated at high speeds without this
  • polyurethane foam is due to its specific
  • Pore structure breathable and moisture-permeable, which has a positive effect on wearing comfort.
  • the pore structure of the polyurethane foam is also very uniform, allowing for even air circulation and a
  • the average penetration depth of the polyurethane foam in the Trägeiiage is less than 20 pm, preferably less than 15 pm, more preferably from 5 to 10 pm.
  • the sheet according to the invention Due to the porous structure of the polyurethane foam, it is possible to provide the sheet according to the invention with a high air permeability. This is determined according to the invention according to DIN EN ISO 9237.
  • the standard climate is according to DIN 50014 / ISO 554, the test result is given in dm 3 / s * m 2 .
  • the test result is given in dm 3 / s * m 2 .
  • Polyurethane foam has an air permeability of more than 150 l / m 2 / s at 100 Pa, preferably from 200 to 800 l / m 2 / s, more preferably from 400 to 1400. This allows a high wearing comfort when used as a liner.
  • the polyurethane foam can be smoothed by means of a calender. As a result, the breathability or the air permeability can be adjusted specifically.
  • the layer thickness can also be adjusted by the foam application as well as by the parameters on the calender. The stronger the smoothness effect, the denser the layer becomes to migration resistance, for example to feathers, down etc.
  • a further advantage of the use of polyurethanes is that the textile fabric according to the invention has a soft, elastic, beautiful (pleasant) feel.
  • the grip of the insert is a significant and important test in the textile industry. It is particularly advantageous that the pleasant grip without additional equipment, such. Silicon equipment of the base can be achieved.
  • the layer thickness of the polyurethane foam can be adjusted depending on the desired properties of the fabric. For most applications, it has proven to be beneficial for the
  • Polyurethane foam has a mean layer thickness in the range of 5 to 400 .mu.m, preferably from 5 to 100 .mu.m and in particular from 10 to 50 pm
  • the layer thickness can be determined by electron microscopy.
  • the basis weight of the polyurethane foam may vary depending on the desired properties of the sheet. As favorable for most applications, it has proven for the polyurethane foam to set a basis weight in the range of 0.1 g / m 2 to 100 g / m 2 in the case of a surface coating. at
  • Dot coatings have proved to be favorable basis weights of 0.5 g / m 2 to 10 g / m 2 .
  • aqueous, non-reactive or reactive, but preferably non-reactive polyurethane dispersions are preferred for the preparation of the polyurethane foam.
  • the aqueous, non-reactive polyurethane dispersions have in the
  • polyurethane content between 5 wt .-% and 65 wt .-%.
  • Polyurethane dispersions having a are preferred according to the invention
  • Polyurethane content between 30 wt .-% and 60 wt .-%.
  • the Brookfield viscosity of the inventively preferred, aqueous, non-reactive polyurethane dispersions at 20 ° C is preferably between 10 and 5000 mPaxs, more preferably between 10 and 2000 mPaxs.
  • aqueous non-reactive polyurethane dispersions may be used to produce the polyurethane foam, the polyurethanes of which are prepared from the components defined in claim 1:
  • polyisocyanate (A) are preferably organic di- and / or
  • polyols (B) polyols are preferably used, with a
  • chain extenders (C) are preferably di- or
  • thermoplastic polyurethane having at least one ionic group or in an ionic group convertible functional group used.
  • thermoplastic polyurethane may further
  • organic polyisocyanates (A) may be both aromatic and aliphatic. According to the invention, preference is given to using aqueous, non-reactive, aliphatic polyurethane dispersions for preparing the polyurethane foam, since the aliphatic polyurethane foams obtained are substantially more light-stable than aromatic polyurethane coatings.
  • the polyols (B) may be based on polyester polyols, polyether polyols,
  • Polycaprolactone polyol polytetrahydrofuran and their mixtures are based. Polyester polyols or are preferred according to the invention
  • polyether polyols are to be preferred.
  • polyester polyols are preferable.
  • polyurethane foams can be obtained which have a surprisingly high washing stability. So could a polyurethane foam on
  • Polyesterpolyolbasis be developed after several washes at 95 ° C and also applications in the post-processing area without a
  • the melting range of the polyurethane is preferably from 130 to 300 ° C, more preferably from 160 to 250 ° C, especially from 180 to 220 ° C.
  • the glass transition temperature T g of the polyurethane is preferably from -100 ° C to 100 ° C, more preferably from -80 to 30 ° C, especially from -60 to 30 ° C.
  • polyurethanes having high elongation values preferably from 100 to 2500%, more preferably from 500 to 2000%, in particular from 700 to 1500% are used. As a result, deposits can be obtained with an elastic behavior of the coating and a particularly pleasant grip.
  • polyurethanes and / or polyurethane compositions having modulus values of preferably from 0.5 to 30 MPa, more preferably from 1 to 15 MPa, in particular from 1.5 to 5 MPa are used.
  • polyurethanes and / or polyurethane compositions with Shore hardness are polyurethanes and / or polyurethane compositions with Shore hardness, from
  • the polyurethane may be chemically crosslinked or uncrosslinked.
  • the polyurethane foam at least one crosslinker, preferably selected from z.
  • aziridines isocyanates, blocked isocyanates, carbodiimides or melamine resins.
  • Polyurethane foam are selectively modulated and the trigger behavior can be adjusted.
  • both the handle and the cleaning resistance can be selectively varied by the crosslinkers.
  • crosslinking agents Through the use of crosslinking agents, a performance increase in the release force of the foam can be achieved, especially after washing or dry cleaning.
  • the polyurethane has a degree of crosslinking of less than 0.1, more preferably less than 0.05, even more preferably less than 0.02. Most preferably, the polyurethane is completely uncrosslinked. It was surprising
  • unvemetzten or only slightly crosslinked polyurethane has a high wash stability even at 95 ° C.
  • Advantageous to uncrosslinked or only low Crosslinked polyurethane is that they are very flexible and have a softer feel.
  • the polyurethane foam comprises dimethylcellulose and / or, preferably, and polyacrylic acid as thickener. It has been found that by using these substances a particularly uniform, bubble-free coating can be obtained. In addition, it has been found to stabilize the foam.
  • Foam stabilizers in particular ammonium stearate or potassium oleate, preferably in an amount of 1 to 0 wt.% Contains.
  • the polyurethane foam contains foaming agents, in particular surfactants.
  • Polyurethane foam associative thickeners in particular hydrophobic
  • modified polyacrylates, cellulose ethers, polyacrylamides, polyethers or associative polyurethane thickener contains.
  • the polyurethane foam advantageously has these compounds in an amount of less than 5% by weight.
  • the polyurethane composition is free of these substances.
  • Polyurethane foam mineral oil-containing thickener in combination with Polyethylene glycol (PEG) contains.
  • PEG Polyethylene glycol
  • the polyurethane foam if it contains as a running aid PEG, mineral oil-containing thickener advantageously in an amount of less than 10 wt.% On.
  • the polyurethane foam is free of these substances. This is also advantageous with regard to the emission values of the applied polyurethane foam.
  • exhaust pipes, dryer cooling zones, etc. are not so heavily loaded with condensate of the usually low-boiling mineral oils. This has the additional positive effect that the deposits are less contaminated with condensate and thus their quality can be increased.
  • the use of PEG in combination with mineral oil-containing thickeners may be disadvantageous. In principle, however, the use of PEG is advantageous. It has proven to be particularly suitable if the proportion of PEG in the polyurethane foam is in the range from 1 to 40% by weight.
  • Polyurethane foam a filler in particular selected from
  • Aluminosilicates preferably kaolin, calcium silicates, calcium carbonates, magnesium carbonates, phyllosilicates, pyrogenic silicic acids and
  • Aluminum oxides such as. B. wollastonite, dolomite, mica, barite flour or talc.
  • the amount of the filler is preferably from 0.5 to 55% by weight, more preferably from 5 to 45% by weight, based in each case on the total weight of the polyurethane foam. In this case, the filler preferably has an average particle size of 5 nm to 100 pm.
  • Polyurethane foams with fillers can also be viscoelastic Properties (rheology), the handle, the cleaning resistance, the
  • Pore size distribution, the stickiness and the withdrawal behavior can be adjusted specifically. It may also be advantageous to use fillers which release gas in the oven during drying and thus contribute to foaming or stabilize the foam.
  • the polyurethane foam contains an additive selected from activated carbon, carbon black, phase change materials (PCMs), thermoplastic polymer powder, Expancel, flock fibers, adhesion promoters, flame retardants such. Mg and / or Al hydroxides or phosphorus compounds, coating pigments such as e.g. Titanium dioxide, superabsorbents such as e.g. Polyacrylic acid, wood shavings, zeolites, metal powders, magnetic particles, e.g. Iron oxides, encapsulated substances such as e.g. Colors, fragrances or active ingredients (wound dressing) or odor-absorbing substances such.
  • PCMs phase change materials
  • thermoplastic polymer powder Expancel
  • flock fibers adhesion promoters
  • flame retardants such. Mg and / or Al hydroxides or phosphorus compounds
  • coating pigments such as e.g. Titanium dioxide
  • superabsorbents such as e.g. Polyacrylic acid
  • wood shavings zeoli
  • the sheet according to the invention comprises a carrier layer. It has proven to be expedient to optimally adjust the polarity of the foam to the carrier layer.
  • a hydrophobic base requires a hydrophobically adjusted foam and a hydrophilically adjusted base of a rather hydrophilic foam.
  • the carrier layer consists of a nonwoven fabric.
  • the nonwoven fabric but also the threads or yarns of the textile materials may consist of man-made fibers or else of natural fibers.
  • Man-made fibers are preferably polyester, polyamide,
  • Cellulosergenerat- and / or Bindefasem used as natural fibers wool or cotton fibers.
  • the chemical fibers can be crimped, curled and / or
  • the carrier layer can be constructed in one or more layers.
  • a moderate nonwoven strength of the carrier layer prior to printing is sufficient, since the carrier layer is additionally applied and solidified with binder when printing with the mixture of binder and thermoplastic polymer.
  • the moderate nonwoven strength low cost fiber raw materials can be used, provided that they meet the requirements of the handle. Also, the
  • Fibers with a fiber titer of up to 6.7 dtex are particularly suitable for interlining materials. Coarser titers are usually not used because of their high fiber stiffness. Fibers are preferred in the range of 1 to 3 dtex, but also microfibers with a titer ⁇ 1 dtex are conceivable.
  • Polyurethane foam formed surface.
  • the polyurethane foam is formed in the form of a dot pattern.
  • the points may be distributed in a regular or irregular pattern on the carrier layer.
  • a hot melt adhesive may be applied.
  • Hotmelt adhesives also known as hotmelt adhesives, hot melt adhesives or hotmelts
  • thermoplastic polymers such as polyamides (PA), copolyamides, polyesters (PES), copolyesters, ethylvinylacetate (EVA) and its copolymers (EVAC), polyethylene (PE), polypropylene (PP), amorphous polyalphaolefins (APAO), polyurethanes (PU) etc. used as hot melt adhesives.
  • the adhesive effect of the hotmelt adhesives is fundamentally based on the fact that they can be reversibly melted down as thermoplastic polymers and, as a liquid melt, due to their viscosity reduced by the melting process, are able to wet the surface to be bonded and thereby form an adhesion to it.
  • the subsequent cooling of the hot melt adhesive solidifies again to the solid, which has a high cohesion and in this way produces the connection to the adhesive surface.
  • the viscoelastic polymers ensure that the adhesion also after the cooling process with their
  • the hot melt adhesives are used in powder form.
  • the size of the particles is based on the area to be printed,
  • the particle diameter can vary between> 0 pm and 500 ⁇ m.
  • the particle size of the hot melt adhesive is not uniform, but follows a distribution, i. you always have one
  • Particle size spectrum are present.
  • the particle size is matched to the desired order quantity, dot size and
  • Hotmelt adhesives in powder form can be applied by means of scattering application, which is expedient in particular for bonding porous substrates for the production of overall breathable textile composites.
  • Another advantage of the spreading order is that it is a simple application method for
  • polyamides from polyamides, polyesters or polyurethanes, are tacky at low temperatures, they are suitable for gentle Lamination of heat-sensitive substrates, eg high-quality textiles. Thanks to good flow properties in the activated state, a good connection is made even at low pressure and short contact time; however, the risk of tissue penetration remains low.
  • the polyurethane foam in this embodiment represents the lower layer of a two-ply adhesive composition on which a hot-melt adhesive top layer is arranged.
  • the hot-melt adhesive top layer may be in the form of a dot pattern or flat.
  • Adhesive mass structure such, in the polyurethane foam and
  • Hot melt adhesive are designed as colons, wherein the
  • Obertician is configured.
  • the colons may be distributed in a regular or irregular pattern on the carrier layer.
  • the two-layer adhesive structure described above should be both the two-layer adhesive structure described above and also
  • the lower layer includes both lower surface layers and lower points
  • the term upper layer comprises both surface upper layers and upper points.
  • the colon based on a polyurethane foam as a sub-dot and a scattering powder as a top is preferably formed in a dot pattern the carrier layer applied. This enhances the softness and resilience of the material.
  • the dot pattern may be regular or irregular.
  • the imprint is by no means limited to dot patterns.
  • the colon can be applied in any geometry, for example, in the form of lines, stripes, mesh or grid-like
  • the two-ply adhesive mass structures are characterized by a low adhesive mass kickback, since the polyurethane foam applied first acts as a barrier layer. If the polyurethane foam is mixed with a thermoplastic polymer, preferably with a melting point ⁇ 190 ° C., this contributes to the bonding. The remindvernietung the deposit is hereby deteriorated.
  • the polyurethane in the polyurethane foam can be present both in pure form and in blends.
  • the polyurethane foam in addition to the polyurethane contains other polymers.
  • thermoplastic polymers may include, for example, polyacrylates, silicones, (co) -polyester, (co) -polyamide, polyolefin,
  • Ethylene vinyl acetate-based polymers and / or combinations (blends and copolymers) of said polymers include.
  • Polyurethane coating preferably 20 to 100 wt .-%, more preferably 30 to 90 wt .-% and in particular from 40 to 90 wt .-%.
  • Particularly preferred according to the invention are the polyacrylates and silicones.
  • the polyurethane foam is preferably present in a coating weight of 0.1 to 100 g / m 2 . According to the invention, it has been found that by suitable selection of
  • composition of the polyurethane foam a sheet with a particularly good transverse elasticity can be obtained.
  • Practical experiments have shown that in the case of a two-ply adhesive composition, the composition of the lower layer has a much greater effect on the transverse elasticity of the surface image than that of the upper layer.
  • the polyurethane foam may contain thermoplastic polymers which have a melting point ⁇ 190 ° C and thereby contribute to the bonding with the fixation.
  • a backsheet containing thermoplastic polymers preferably thermoplastic co-polyamide, co-polyester or polyurethane, or mixtures thereof, aids in bonding the topsheet, but also provides a higher level of backbonding.
  • the use of polyurethanes in the lower layer gives a much better connection of the upper layer and thus can both increase the release force and reduce the powder trickle.
  • Advantageous over e.g. Polyamides is a much improved anchorage to the top, greater elasticity and flexibility.
  • the adhesion to coated outer fabrics is supported.
  • thermoplastic polymers having a melting point ⁇ 190 ° C for example from the group of co-polyamides, co-polyesters or polyurethanes, is that this makes it possible to use the polyurethane foam without additional
  • the hot melt adhesive may contain thermoplastic co-polyamide, co-polyester or polyolefins, for example, with the common Thermoplastics can be mixed.
  • thermoplastic co-polyamide for example, with the common Thermoplastics can be mixed.
  • Particularly suitable PU, PA, PES, PP, PE, ethylene vinyl acetate, copolymers, etc. have proven.
  • the polymers can also be extruded together with the other thermoplastics (compound).
  • polyurethane foam could binders, in particular
  • Granulate is produced, which has a good grindability. Both for the upper layer fraction (generally 80-200 pm) and for the lower layer (0-80 pm), it is expedient if a grindability within these limits is given.
  • the milled particles have a geometry that is as round as possible in order to ensure fault-free spreading or error-free incorporation and sintering.
  • the hotmelt adhesives can also be used with the other conventional coating methods in the insert area, such as powder dot, paste printing, double dot, scatter, hotmelt, scattering coating, etc.
  • other suitable coating methods in the insert area such as powder dot, paste printing, double dot, scatter, hotmelt, scattering coating, etc.
  • Grain size distributions or e.g. a paste formulation used.
  • thermoplastic polymer in particle form with a thermoplastic polymer in particle form with a thermoplastic polymer in particle form with a thermoplastic polymer in particle form with a thermoplastic polymer in particle form with a thermoplastic polymer in particle form with a thermoplastic polymer in particle form with a thermoplastic polymer in particle form with a thermoplastic polymer in particle form with a thermoplastic polymer in particle form with a thermoplastic polymer in particle form with a thermoplastic polymer in particle form with a
  • Polyurethane dispersion is mixed, foamed and applied. After application, the polyurethane is separated from the coarser particles, with the coarser particles coming to rest more on top of the bonding surface, for example the point surface.
  • the polyurethane binds in addition to its function to anchor in the carrier layer and this in addition to binding, the coarser particles.
  • a preferred method for producing a heat-fixable sheet according to the invention comprises the following measures: a) provision of a carrier layer, b) foaming of a polyurethane dispersion which comprises
  • thermoplastic polyurethane in the form of a
  • Polycaprolactone polyol polycarbonate polyol, copolymer Polycaprolactone polyol Polytetrahydrofuran and mixtures thereof and optionally with at least one chain extender (C) to form a polyurethane foam, such that the
  • Polyurethane foam has a pore structure in which more than 50% of the pores have a diameter, measured in accordance with DIN ASTM E 1294, which is in the range of 5 to 30 ⁇ , c) applying the polyurethane foam on selected surface areas of the carrier layer and d) temperature treatment of from step c) obtained carrier layer for drying and simultaneously connecting the
  • Polyurethane foam with the carrier layer to form a coating Polyurethane foam with the carrier layer to form a coating.
  • the components of the polyurethane dispersion may be selected as discussed above with respect to the polyurethane foam.
  • the foam has a specific minimum foam density (in g / L). For this purpose, it has proved to be useful if the
  • Polyurethane foam for forming a flat coating with a Schaumlitermeaning from 1 to 450 g / L, preferably from 50 to 400 g / L, in particular from 100 to 300 g / L is used. In this way, excessive penetration of the foam into the insert can be prevented and a good anchoring in the interlining material can be achieved. If the polyurethane foam is to be applied in the form of a dot pattern, polyurethane dispersions having a foam liter weight of from 1 to 700 g / L, preferably from 200 to 600 g / L, in particular from 400 to 560 g / L, have proven particularly suitable.
  • the foaming of the polyurethane dispersion can be carried out by conventional methods, for example by mechanical impact. It is also possible to carry out the foaming of the polyurethane dispersion by expanding microspheres. This foaming process can also be used in addition to mechanical foaming.
  • Microspheres are small spherical plastic spheres and consist of a thin thermoplastic shell encapsulating hydrocarbon,
  • the shell is a copolymer consisting of monomers such as e.g. Vinylidene chloride, acrylonitrile or methyl methacrylate is constructed.
  • monomers such as e.g. Vinylidene chloride, acrylonitrile or methyl methacrylate is constructed.
  • the gas pressure inside the shell increases, which softens gradually at the same time. This increases the volume of the microspheres.
  • the propellant gas remains permanently trapped. When the heat is removed, the shell solidifies in its enlarged form and forms a closed cell structure.
  • Advantages of such a foam produced by means of microspheres are not only the reduced price but also a better feel, a changed elasticity and compressibility.
  • the microspheres are homogeneously distributed in the polyurethane dispersion. After applying the foam on the support layer and optionally the hot melt adhesive microspheres expand, usually at temperatures in the range of 80 - 230 ° C. Practical experiments have shown that the concentration of
  • Microspheres advantageously in the range of 0.5 to 5 wt .-%, based on the total weight of the polyurethane dispersion. As it has also proved advantageous to microspheres with a
  • the polyurethane foam is produced by foaming an aqueous polyurethane dispersion.
  • the proportion of the polyurethane in the dispersion is preferably in the range of 25 to 95 wt .-%, more preferably from 35 to 70 wt .-%, in particular from 45 to 60 wt .-% based on the total weight of the dispersion.
  • Inserts coated with polyurethane foams produced from such polyurethane dispersions are characterized by the fact that they are much drier and more pleasant to the touch and have a substantially increased elasticity.
  • the polyurethane dispersion may, for example, by means of
  • Emulsifier / shear force method the melt dispersion method, the ketimine or ketazine method, the prepolymer / ionomer method and the universal acetone method and mixed forms of said
  • the polyurethane dispersion may also be mixed with other aqueous dispersions, e.g. Polyacrylatdispersionen, silicone dispersions or
  • Polyvinylacetatdispersionen be mixed.
  • the polyurethane dispersion has crosslinking agents in an amount of less than 2% by weight, more preferably less than 1% by weight, even more preferably less than 0.5% by weight.
  • the solids content of the polyurethane dispersion may be between 10 and 70% by weight, preferably between 15 and 60% by weight and particularly preferably between 20 and 60% by weight, in particular between 30 and 50% by weight.
  • the stabilization of the polyurethane dispersion can be carried out by internal and / or external anionic, cationic or neutral emulsifiers.
  • the pH of the polyurethane dispersion is preferably in the range of 4.0 to 11.0, more preferably between 5.0 and 10.0, even more preferably between 6 and 9.
  • Foaming agents less than 5 wt .-% is. Most preferred is the
  • Polyurethane dispersion used, the dimethyl cellulose and / or, preferably, and, polyacrylic acid as thickener preferably contains in an amount of 0.1 wt .-% to 10 wt .-%.
  • Polyurethane foam and in particular for adjusting the pore size distribution according to the invention is advantageous if the polyurethane dispersion the Foam stabilizers, in particular such.
  • the Foam stabilizers in particular such.
  • Potassium oieate preferably in an amount of 1 to 10 wt .-%.
  • Polyurethane dispersion used which contains polyethylene glycol. It has proved to be particularly suitable when the proportion of PEG in the
  • Polyurethane dispersion in the range of 1 to 40 wt .-% is.
  • Polyurethane foam or its rheological behavior is significantly improved.
  • the application of the polyurethane foam can be carried out in various ways.
  • Paste dot method are applied. Alternatively, on the
  • Underlayer of hot melt adhesive can also be applied in the form of a scattering powder.
  • the application of the paste point as a top layer is advantageous because it produces a substantially more textile feel than with a two-dimensional hot melt application or by means of the double-point method.
  • Carrier layer coated with hot melt adhesive this is preferably provided with a two-layer adhesive structure (colon) to the
  • the carrier layer of a textile material or of nonwoven fabric can be coated with the polyurethane foam directly in a conventional doctor blade machine. It may be useful, the carrier layer before the
  • Running aids to moisten handle modifiers or to treat in any other way so that the printing process is more reliable production.
  • outer fabrics can be used.
  • the sheet has proven to be particularly suitable for fixing to a thin, transparent or holey outer material.
  • thermally fixable sheet according to the invention is not limited to this application.
  • Other applications are also conceivable, for example as a fixable textile fabric
  • a nonwoven fabric base (100% polyamide) with 12 g / m 2 basis weight is made according to the known double-point method with different
  • Polyurethane foams a polyurethane dispersion is converted by means of a commercial food processor in a polyurethane foam.
  • an aliphatic polyesterurethane is used. This generates viscoelastic properties of the sub-point in combination with a pleasant feel and very good resistance to washing.
  • the top point is a polyamide powder with a melting point of 113 ° C and an MFI value of 71 (g / 10 min) (determined at 160 ° C under a load of 2.16 kg).
  • the print stencil grid comes with a CP250
  • the polyurethane dispersion is mixed with the additives described in Table 1.
  • Polyurethane foam applied and covered with 3 g of scattering powder. These deposits are fixed at a temperature of 130 ° C for 12 sec. And a pressure of 2.5 bar (press: Kannegiesser EXT 1000 CU).
  • the material used is a polyester-cotton outer fabric. Table 1 shows the formulations used:
  • Table 2 shows the observed release force values of the coated and fixed nonwoven fabrics
  • FIG. 1 shows the ideological behavior of the reference polyurethane dispersion or of the polyurethane foam 1 as a function of the shear rate.
  • Brookfield RV T / spindle 7 is at the following
  • Measuring speeds determines the viscosity.
  • the stencil / film circumference (0.64 m) of the production templates can be used for the
  • Measuring speed are converted into the production speed of the printing press, for example: measuring speed 2.5 rev / min x
  • Template circumference 0.64 m printing machine (foil) 1, 6m / min;
  • the polyurethane foam (solid line) provides a very nice print image, as the point can be shown very raised and not penetrated by the wearer. Also, the foam coverage over the width and length of the wearer is very constant. Furthermore, the ratio between penetration depth and point geometry is very balanced. It can also be seen that the drop in viscosity increases with increasing shear rate analogous manner as with the paste, but at much lower viscosities.
  • Pulyerurethane dispersion 2 was foamed using a HANSA mixer Top-Mix Compact 60 and applied to a 24 g / m 2 nonwoven fabric using a "Knife over Roll” application system (polyurethane foam 2) and dried in the oven The gap is 0.5 mm The line speed is 6 m / min with a pot weight of 125 g / L. The final total application of the foam line is 17.9 g / m 2. Also in this experiment it can be clearly seen that the coating only minimally penetrates into the substrate penetrated and a uniform, full-surface coating can be generated (see FIG. 3). The foam coating is also stable to laundry up to 95 ° C and survives a dry cleaning without damage. The quality of the foam coating such as feel and feel is also retained.
  • the foam-coated nonwoven fabric produced under 2b) is coated by means of the known paste dot method.
  • This is based on a standard adhesive mass system with a thermoplastic polymer based on polyamide, which has a melting point of 126 ° C and an MFI value of 28 (g / 10 min) (determined at 160 ° C under a load of 2.16 kg).
  • the aqueous paste further contains the customary auxiliaries, such as, for example, emulsifiers, thickeners and process auxiliaries. in the
  • Coating process is 12.5 g / m 2 paste with a CP grid of 110 aufgerakelt.
  • the fabric is then fixed with a temperature of 120 ° C for 12 sec. And a pressure of 2.5 bar (press: Multistar DX 1000 CU).
  • the material used is a polyester-cotton outer fabric.
  • Table 3 shows the release force values of the coated foam and the directly coated insert
  • thermoplastic resin 13 wt .-% thermoplastic
  • the foam is doctored onto a nonwoven base at 24 g / m 2 and oven dried.
  • the loading weight is 21, 2 g / m 2 .
  • the inserts are then fixed at a temperature of 130 ° C or 140 ° C for 12 sec. And a pressure of 2.5 bar (press: Kannegiesser EXT 1000 CU).
  • the material used is a polyester-cotton outer fabric.
  • FIG. 2 shows the SEM image of a top view of the polyurethane foam 2 on the coated carrier layer.
  • Figure 3 is an SEM image of a cross section of the
  • Polyurethane foam 2 occupied carrier layer shown. It can be seen clearly the very low penetration depth of the foam in the carrier layer.
  • Test temperature 22 ° C. It is found that the smallest pore diameter is 12.9 ⁇ m, the average pore diameter is 15.2 ⁇ m and the largest pore diameter is 50.5 ⁇ m. The pore size distribution is shown in FIG.
  • the pore size distribution of the foam coating of a sheet is measured according to ASTM E 1294 (1989).
  • Table 5 shows the air permeability according to DIN EN ISO 39 at 100 Pa
  • Fig. 1 Rheological behavior of the printing paste or the foam in
  • Fig. 4 pore size distribution foam coating without
  • FIG. 5 pore size distribution foam coating with 2% by weight

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein thermisch fixierbares Flächengebilde, verwendbar als fixierbarer Einlagestoff in der Textilindustrie mit einer Trägerlage aus einem textilen Material, auf welcher eine Beschichtung aus Polyurethanschaum aufgebracht ist. Der Polyurethanschaum weist eine Porenstruktur auf, in der mehr als 50 % der Poren einen Durchmesser, gemessen nach DIN ASTM E 1294, aufweisen, der im Bereich von 5 bis 30 μm liegt.

Description

Thermisch fixierbares Flächengebilde
Beschreibung
Die Erfindung betrifft thermisch fixierbare Flächengebilde, insbesondere verwendbar als fixierbare Einlage- oder Futterstoffe in der Textilindustrie, die sich durch verbesserte anwendungstechnische Eigenschaften und durch verbesserte Verarbeitbarkeit auszeichnen, sowie deren Herstellung und
Verwendung als Einlagen für Textilien.
Einlagestoffe sind das unsichtbare Gerüst der Bekleidung. Sie sorgen für korrekte Passformen und optimalen Tragekomfort. Je nach Anwendung unterstützen sie die Verarbeitbarkeit, erhöhen die Funktionalität und
stabilisieren die Bekleidung. Neben der Bekleidung können diese Funktionen in technischen Textilanwendungen, wie z.B. der Möbel-, Polster- sowie
Heimtextilien-Industrie Anwendung übernehmen.
Wichtige Eigenschaftsprofile für Einlagestoffe sind Weichheit, Sprungelastizität, Griff, Wasch- und Pflegebeständigkeit sowie ausreichende Abriebbeständigkeit des Trägermaterials im Gebrauch.
Einlagestoffe können aus Vliesstoffen, Geweben, Gewirken oder
vergleichbaren textilen Flächengebilden bestehen, die meist zusätzlich mit einer Haftmasse versehen sind, wodurch die Einlage mit einem Oberstoff meist thermisch durch Hitze und/oder Druck verklebt werden kann (Fixiereinlage). Die Einlage wird somit auf einen Oberstoff laminiert. Die genannten verschiedenen textilen Flächengebilde haben je nach Herstellungsverfahren unterschiedliche Eigenschaftsprofile. Gewebe bestehen aus Fäden/Garnen in Kette- und
Schussrichtung, Gewirke bestehen aus Fäden/Garnen, die über eine
Maschenbindung zu einem textilen Flächengebilde verbunden werden.
Vliesstoffe bestehen aus zu einem Faserflor abgelegten Einzelfasern, die mechanisch, chemisch oder thermisch gebunden werden. Bei mechanisch gebundenen Vliesstoffen wird das Faserflor durch
mechanisches Verschlingen der Fasern verfestigt. Hierzu verwendet man entweder eine Nadeltechnik oder ein Verschlingen mittels Wasser- bzw.
Dampfstrahlen. Die Vernadelung ergibt zwar weiche Produkte, allerdings mit relativ labilem Griff, so dass sich diese Technologie im Bereich der
Einlagestoffe nur in ganz speziellen Nischen durchsetzen konnte. Außerdem ist man in der mechanischen Vernadelung üblicherweise auf ein Flächengewicht > 50 g/m2 angewiesen, was für eine Vielzahl an Einlagestoffanwendungen zu schwer ist. Mit Wasserstrahlen verfestigte Vliesstoffe lassen sich in niedrigeren
Flächengewichten darstellen, sind im Allgemeinen aber flach und wenig sprungelastisch.
Bei chemisch gebundenen Vliesstoffen wird der Faserflor durch Imprägnieren, Besprühen oder mittels sonst üblicher Auftragsmethoden mit einem Bindemittel (z.B. Acrylatbinder) versehen und anschließend kondensiert. Das Bindemittel bindet die Fasern untereinander zu einem Vliesstoff, hat aber zur Folge, dass ein relativ steifes Produkt erhalten wird, da sich das Bindemittel über weite Teile des Faserflors verteilt erstreckt und die Fasern wie in einem
Verbundwerkstoff durchgehend miteinander verklebt. Variationen im Griff bzw. Weichheit lassen sich nur bedingt über Fasermischungen oder Bindemittelauswahl kompensieren.
Thermisch gebundene Vliesstoffe werden zur Verwendung als Einlagestoffe üblicherweise Kalander- oder durch Heißluft-verfestigt. Bei Einlagevliesstoffen hat sich heutzutage die punktförmige Kalanderverfestigung als
Standardtechnologie durchgesetzt. Das Faserflor besteht dabei in der Regel aus speziell für diesen Prozess entwickelten Fasern aus Polyester oder Polyamid und wird mittels eines Kalanders bei Temperaturen um den
Schmelzpunkt der Faser verfestigt, wobei eine Walze des Kalanders mit einer Punktgravur versehen ist. Solch eine Punktgravur besteht z.B. aus 64
Punkten/cm2 und kann z.B. eine Verschweißfläche von 12 % besitzen. Ohne eine Punktanordnung würde der Einlagestoff flächenartig verfestigt und ungeeignet hart im Griff sein.
Die oben beschriebenen unterschiedlichen Verfahren zur Herstellung von textilen Flächengebilden sind bekannt und in Fachbüchern und in der
Patentliteratur beschrieben. Die Haftmassen, welche üblicherweise auf Einlagestoffe aufgebracht sind, sind meist thermisch aktivierbar und bestehen in der Regel aus thermoplastischen Polymeren. Die Technologie zum Aufbringen dieser
Haftmassenbeschichtungen erfolgt nach dem Stand der Technik in einem separaten Arbeitsschritt auf das Faserflächengebilde. Als
Haftmassentechnologie sind üblicherweise Pulverpunkt-, Pastendruck-,
Doppelpunkt-, Streu- und Hotmeltverfahren bekannt und in der Patentliteratur beschrieben. Als am leistungsfähigsten hinsichtlich Verklebung mit dem Oberstoff auch nach Pflegebehandlung und in Bezug auf die Rückvemietung wird heute die Doppelpunktbeschichtung angesehen. Ein solcher Doppelpunkt weist einen zweischichtigen Aufbau auf. Er besteht aus einem Unter- und einem Oberpunkt. Der Unterpunkt dringt in das
Basismaterial ein und dient als Sperrschicht gegen Haftmassenrückschlag und zur Verankerung der Oberpunktpartikel. Übliche Unterpunkte bestehen beispielsweise aus Bindemittel und/oder aus einem thermoplastischen Polymer, das bei der Fixierung zur Klebkraft mit beiträgt. Je nach eingesetzter Chemie trägt der Unterpunkt neben der Verankerung im Basismaterial auch als
Sperrschicht zur Verhinderung des Haftmassenrückschlages bei.
Hauptklebekomponente im zweischichtigen Verbund ist primär der Oberpunkt. Dieser kann aus einem thermoplastischen Material bestehen, welches als Pulver auf den Unterpunkt aufgestreut wird. Nach dem Streuvorgang wird der überschüssige Teil des Pulvers (zwischen den Punkten der unteren Schicht) zweckmäßigerweise wieder abgesaugt. Nach anschließendem Sintern ist der Oberpunkt auf dem Unterpunkt (thermisch) gebunden und kann als Klebstoff zum Oberpunkt dienen.
Je nach Einsatzzweck des Einlagestoffes werden eine unterschiedliche Anzahl an Punkten aufgedruckt und/oder die Haftmassenmenge oder die Geometrie des Punktmusters variiert. Eine typische Punktanzahl sind z.B. CP 110 bei einer Auflage von 9 g/m2 bzw. CP 52 mit einer Auflagemenge von 11 g/m2.
Weit verbreitet ist auch der Pastendruck. Bei dieser Technologie wird eine wässrige Dispersion aus thermoplastischen Polymeren, üblicherweise in
Partikelform mit einer Partikelgröße < 80 pm, Verdickern und Laufhilfsmitteln hergestellt und dann pastös mittels eines Rotationssiebdruckverfahrens auf die Trägerlage meist punktförmig aufgedruckt. Anschließend wird die bedruckte Trägerlage zweckmäßigerweise einem Trocknungsprozess unterzogen.
Es ist bekannt, dass für Einlage- oder Futterstoffe als Haftmedien für die
Heißverklebung verschiedenste Schmelzklebstoffe eingesetzt werden können. Zurzeit stellen dünne, transparente, flexible oder offene Oberstoffe vor allem in der Damenoberbekleidung einen Trend in der Bekleidungsindustrie dar. Zur Unterstützung solcher Oberstoffe bietet sich eine Einlage an, die sehr leicht und offen in ihrer Struktur ist.
Die Beschichtung solcher Materialien mit gängigen wässrigen Pastensystemen stellt hierbei ein Problem dar, da diese Systeme beim Beschichtungsvorgang durch die Basis penetrieren und in den nachfolgenden Schritten die
Produktionsanlagen erheblich verschmutzen. Hierdurch wird nicht nur die Artikelqualität erheblich verschlechtert, sondern die Produktionsanlagen müssen bedeutend öfter angehalten werden, um Maschinenteile aufwändig zu reinigen. Des Weiteren führt die Penetration dazu, dass der Haftmassenunterpunkt nicht gut ausgebildet werden kann und nach dem Streuen des Puders
(Doppelpunktbeschichtung) sich ein inhomogener, wenig konvexer Punkt ausbildet. Das Spreiten des Punktes hat weiter zur Folge, dass der Unterpunkt „verschmiert" ist, so dass das Puder in den Randbereichen des Unterpunktes und auch zum Teil in den Zwischenräumen nicht gut abgesaugt werden kann. Dies führt neben der Verunreinigung der Anlage zu einer Schwächung des Verbundes nach der Verklebung.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, textile Flächengebilde bereitzustellen, die auch auf dünnen, transparenten, flexiblen oder sehr offenen Oberstoffen fixiert werden können.
Darüber hinaus sollen die textilen Flächengebilde mit üblichen Fixierpressen problemlos verarbeitet werden können, sehr gute haptische und optische Eigenschaften zeigen, einfach und kostengünstig herstellbar sein, eine sehr gute Waschbeständigkeit bis 95 °C zeigen, und auch Trocknungsbedingungen bei hohen Zyklenzahlen überstehen.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, die textilen Flächengebilde mit einer hohen Elastizität, insbesondere in Querrichtung, auszustatten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem thermisch fixierbaren
Flächengebilde gelöst, insbesondere verwendbar als fixierbarer Einlagestoff in der Textilindustrie, mit einer Trägerlage aus einem textilen Material, auf welcher eine Beschichtung aus Polyurethanschaum aufgebracht ist, welcher ein thermoplastisches Polyurethan in Form eines Umsetzungsprodukts von
- mindestens einem bifunktionellen, vorzugsweise aliphatischen,
cycloaliphatischen oder aromatischen Polyisocyanat (A) mit einem Isocyanatgehalt von 5 bis 65 Gew.-Anteilen, mindestens einem Polyoi (B) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyesterpolyol, Polyetherpolyol, Polycaprolactonpolyol,
Polycarbonatpolyol, Copolymer aus Polycaprolactonpolyol
Polytetrahydrofuran und Gemischen hiervon sowie gegebenfalls mit mindestens einem Kettenverlängerer (C) enthält, wobei der Polyurethanschaum eine Porenstruktur aufweist, in der mehr als 50 % der Poren einen Durchmesser, gemessen nach DIN ASTM E 1294, aufweisen, der im Bereich von 5 bis 30 μιτι liegt.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die Schaumbeschichtung im erfindungsgemäßen Flächengebilde zeichnet sich durch eine sehr homogene und enge Porengrößenverteilung mit einer hohen Stabilität aus. Es wird vermutet, dass dies durch eine Reduzierung des Anteils an Schaumbildner in der Schaumbeschichtung ermöglicht wird. Der Einsatz eines Schaumbildners, wie es im Stand der Technik üblich ist, hat in der erfindungsgemäßen Schaumbeschichtung nämlich überraschenderweise keine Verbesserung der Schaumstruktur zufolge, sondern dass die Porengröße des Polyurethanschaums deutlich erhöht und die Polyurethanschaumbeschichtung sehr schmierig wird.
Vorteilhafterweise beträgt der Anteil an Schaumbildnern in der
Schaumbeschichtung, bezogen auf ihre aktiven, schaumbildenden
Bestandteile, weniger als 1 ,5 Gew.-%, noch bevorzugter weniger als 1 Gew.-%. Ganz besonders bevorzugt ist kein Schaumbildner enthalten. Unter
Schaumbildnern werden erfindungsgemäß Zusammensetzungen verstanden, die Tenside und/oder Mischungen von Tensiden enthalten und bei der
Herstellung des Polyurethanschaumes schäumend wirken. Übliche
Schaumbildner sind beispielsweise ®RUCO-COAT FO 4010 oder ®TUB!COAT SCHÄUMER HP.
Erfindungsgemäß ist es möglich, den Polyurethanschaum mit einer
Porenstruktur zu versehen, in der mehr als 30 % der Poren einen Durchmesser aufweisen, der im Bereich von 5 bis 20 pm, vorzugsweise von 5 bis 18 pm und insbesondere von 10 bis 16 pm liegt und/oder in der mehr als 50 % der Poren einen Durchmesser aufweisen, der im Bereich von 5 bis 25 μιη und
insbesondere von 10 bis 20 pm liegt und/oder in der mehr als 70 % der Poren einen Durchmesser aufweisen, der im Bereich von 5 bis 30 pm vorzugsweise von 5 bis 27 pm und insbesondere von 10 bis 25 pm liegt und/oder in der mehr als 97 % der Poren einen Durchmesser aufweisen, der im Bereich von 5 bis 60 pm, vorzugsweise von 5 bis 55 pm und insbesondere von 10 bis 50 pm liegt. Ferner kann der Polyurethanschaum mit einer Porenstruktur versehen werden, in der der mittlere Porendurchmesser bei vergleichsweise kleinen Werten und zwar vorzugsweise im Bereich von 5 bis 30 pm und vorzugsweise von 10 bis 25 pm und insbesondere von 10 bis 20 pm liegt. Die mittleren Porendurchmesser können gemäß der Norm ASTM E 1294 (Coulter Porometer) bestimmt werden.
Liegt der mittlere Porendurchmesser bei geringeren oder größeren Werten, so neigt der Schaum zum Kollabieren. Dazu kommt, dass bei der Aufbringung eines derartigen Polyurethanschaums aufgrund seiner geringen Dichte nahezu keine Penetration in die Trägerlage stattfindet. Dies ist vorteilhaft, da hierdurch auch sehr leichte Vliesstoffe bzw. sehr leichte, offene Gewebe oder Gewirke mit guten Trennkraftwerten bei hohen Geschwindigkeiten beschichtet werden können, ohne die
Beschichtungsanlage zu verschmutzen.
Zusätzlich ist der Polyurethanschaum aufgrund seiner spezifischen
Porenstruktur atmungsaktiv und feuchtedurchlässig, was sich positiv auf den Tragekomfort auswirkt. Die Porenstruktur des Polyurethanschaums ist zudem sehr gleichmäßig, was für eine gleichmäßige Luftzirkulation und eine
gleichmäßige Luftdurchlässigkeit vorteilhaft ist.
Bevorzugt beträgt die mittlere Eindringtiefe des Polyurethanschaums in die Trägeiiage weniger als 20 pm, vorzugsweise weniger als 15 pm, noch bevorzugter von 5 bis 10 pm.
Zudem wurde gefunden, dass beim Aufbringen eines Polyurethanschaums mit der erfindungsgemäßen Porenstruktur sowohl die Auflage als auch die Qualität über einen längeren Beschichtungszeitraum konstant bleiben. Darüber hinaus ist beim Aufbringen dieses Polyurethanschaums in Form eines Punktmusters vorteilhaft, dass ein homogener, erhabener Unterpunktschaum erhalten werden kann, der auch beim Aufstreuen von Schmelzklebstoffpuder nicht in sich zusammenfällt und nach der Ansinterung und Trocknung im Ofen einen gut zusammengeschmolzenen Haftmassenpunkt aus Schaumunterpunkt und thermoplastischer Haftmasse ergibt. Der Schaum bleibt im gesamten Prozess sowie auch während der Trocknung stabil und fällt nicht in sich zusammen. Insbesondere kann die feinporige Schaumstruktur während des gesamten Prozesses beibehalten bleiben. Darüber hinaus bietet das Aufbringen eines Polyurethanschaums gegenüber einer herkömmlichen Pastenbeschichtung - die üblicherweise im
Rotationssiebdruckverfahren oder mittels Rakelverfahren aufgebracht wird - generell verschiedene Vorteile. So ist der Polyurethanschaum deutlich kosteneffizienter als der reine
Pastendruck, da bei gleicher Auflage der Anteil an Rohstoffen wesentlich geringer ist.
Weiter vorteilhaft ist, dass keine Penetrierung durch die Einlage stattfindet. Eine reine Binderdruckmischung penetriert dagegen deutlich stärker in/durch die Einlage. Produktionsversuche zeigen ebenfalls, dass beim Schaumdruck die Rückseite der bedruckten Rohware trocken bleibt, während dieses Material beim Pastendruck vollständig durchnässt wird. Dazu kommt, dass mit Schaum beschichtete Einlagen weicher im Griff sind als die mit herkömmlicher Haftmasse versehenen Einlagen.
Zudem müssen bezüglich der Haftung vor und nach Behandlungsschritten und der Rückvernietung der hergestellten Waren mit dem Schaumdruck keine Zugeständnisse gemacht werden, da diese Eigenschaften auf einem
vergleichbaren Niveau wie bei der Beschichtung mit reiner Paste liegen.
Aufgrund der porösen Struktur des Polyurethanschaums ist es möglich, das erfindungsgemäße Flächengebilde mit einer hohen Luftdurchlässigkeit zu versehen. Diese wird erfindungsgemäß nach DIN EN ISO 9237 bestimmt. Das Normklima ist gemäß DIN 50014 / ISO 554, das Prüfergebnis wird in dm3/s*m2 angegeben. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der
Polyurethanschaum eine Luftdurchlässigkeit von mehr als 150 l/m2/s bei 100 Pa, vorzugsweise von 200 bis 800 l/m2/s, noch bevorzugter von 400 bis 1400 auf. Dies ermöglicht beim Einsatz als Einlagestoff einen hohen Tragekomfort. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Polyurethanschaum mit Hilfe eines Kalanders geglättet werden. Hierdurch kann die Atmungsaktivität bzw. die Luftdurchlässigkeit gezielt eingestellt werden. Auch die Schichtdicke kann durch den Schaumauftrag als auch durch die Parameter am Kalander eingestellt werden. Je stärker die Glättwirkung, desto dichter wird die Schicht bis hin zu einer igrationsbeständikeit, zum Beispiel gegenüber Federn, Daunen etc.
Darüber hinaus ermöglicht es der spezifische Polyurethanschaum, das erfindungsgemäße Flächengebilde mit guten Eigenschaften bezüglich
Weiterreißkraft, Stichausreiß- und/oder Nadelausreißfestigkeit sowie
Nahtfestigkeit zu versehen.
Ferner kann durch die Verwendung des Polyurethans eine hohe Elastizität des Flächengebildes, insbesondere in Querrichtung, erreicht werden. So können auch steifere Vliese verwendet werden, ohne Nachteile in der haptischen Gesamtperformance zu erfahren. Des Weiteren ist es auch möglich,
Flächengebilden allein durch die Polyurethan-Beschichtung eine hohe
Elastizität zu verleihen, ohne auf Fasern (z.B. BIKO-Fasern) oder Garne mit einer hohen Elastizität zurückgreifen zu müssen. Hierdurch können neue Produkte mit spezifischen Eigenschaften hergestellt werden, wie z.B. eine elastische Bundeinlage auf Basis eines konventionellen Polyamid-/Polyester- Vliesstoffes.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Polyurethanen besteht darin, dass das erfindungsgemäße textile Flächengebilde einen weichen, elastischen, schönen (angenehmen) Griff aufweist. Der Griff der Einlage ist ein signifikanter und wichtiger Test in der Textilindustrie. Vorteilhaft ist insbesondere, dass der angenehme Griff ohne zusätzliche Ausrüstungen, wie z.B. Silikonausrüstungen der Basis erzielt werden kann.
Dazu kommt, dass man bei der Verwendung von Polyurethanen eine große Synthesefreiheit hat. So steht für die Polyurethansynthese eine große Auswahl an Monomeren zur Verfügung, was eine einfache Einstellung der gewünschten physikalischen Eigenschaften wie Härte, Elastizität, etc. ermöglicht.
Die Schichtdicke des Polyurethanschaums kann in Abhängigkeit von den erwünschten Eigenschaften des Flächengebildes eingestellt werden. Für die meisten Anwendungszwecke hat es sich als günstig erwiesen, für den
Polyurethanschaum eine mittlere Schichtdicke im Bereich von 5 bis 400 pm, vorzugsweise von 5 bis 100 pm und insbesondere von 10 bis 50 pm
einzustellen. Die Schichtdicke kann elektronenmikroskopisch bestimmt werden.
Dementsprechend kann das Flächengewicht des Polyurethanschaums in Abhängigkeit von den erwünschten Eigenschaften des Flächengebildes variieren. Als für die meisten Anwendungszwecke günstig hat es sich erwiesen, für den Polyurethanschaum ein Flächengewicht im Bereich von 0,1 g/m2 bis 100 g/m2 im Falle einer Flächenbeschichtung einzustellen. Bei
Punktbeschichtungen haben sich Flächengewichte von 0,5 g/m2 bis 10 g/m2 als günstig erwiesen.
Erfindungsgemäß bevorzugt für die Herstellung des Polyurethanschaums ist die Verwendung von wässrigen, nicht reaktiven oder reaktiven, bevorzugt jedoch nicht reaktiven Polyurethandispersionen. Die wässrigen, nicht reaktiven Polyurethandispersionen verfügen im
Allgemeinen über einen Polyurethangehalt zwischen 5 Gew.-% und 65 Gew.-%. Erfindungsgemäß bevorzugt sind Polyurethandispersionen mit einem
Polyurethangehalt zwischen 30 Gew.-% und 60 Gew.-%. Die Brookfield-Viskosität der erfindungsgemäß bevorzugten, wässrigen, nicht reaktiven Polyurethandispersionen liegt bei 20 °C vorzugsweise zwischen 10 und 5000 mPaxs, besonders bevorzugt jedoch zwischen 10 und 2000 mPaxs.
Erfindungsgemäß können zur Erzeugung des Polyurethanschaums wässrige, nicht reaktive Polyurethandispersionen verwendet werden, deren enthaltene Polyurethane aus den in Anspruch 1 definierten Komponenten hergestellt sind:
Als Polyisocyanat (A) werden vorzugsweise organische Di- und/oder
Polyisocyanate eingesetzt.
Als Polyole (B) werden vorzugsweise Polyole eingesetzt, mit einem
Molekulargewicht von 500 bis 6000 g/mol. Besonders bevorzugt ist es, wenn diese keine ionischen Gruppen oder in ionische Gruppen überführbare funktionelle Gruppen enthalten. Als Kettenverlängerer (C) werden vorzugsweise Di- oder
Monohydroxylverbindungen mit mindestens einer ionischen Gruppe oder in eine ionische Gruppe überführbare funktionelle Gruppe eingesetzt. Zur Herstellung des thermoplastischen Polyurethans können ferner
gegebenenfalls Verbindungen mit ein oder zwei gegenüber Isocyanat reaktiven funktionellen Gruppen und mindestens einer ionischen Gruppe oder in eine ionische Gruppe überführbaren funktionelle Gruppe eingesetzt werden. Ferner können Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanat reaktiven funktionellen Gruppen und einem Molgewicht von 60 bis 500 g/mol, welche keine ionischen Gruppen oder in ionische Gruppen überführbare funktionelle Gruppen enthalten, eingesetzt werden. Die organischen Polyisocyanate (A) können sowohl aromatisch als auch aliphatisch sein. Erfindungsgemäß bevorzugt werden wässrige, nicht reaktive, aliphatische Polyurethandispersionen zur Herstellung des Polyurethanschaums verwendet, da die erhaltenen aliphatischen Polyurethanschäume gegenüber aromatischen Polyurethanbeschichtungen wesentlich lichtstabiler sind.
Die Polyole (B), können auf Polyesterpolyolen, Polyetherpolyolen,
Polycaprolactonpolyolen, Polycarbonatpolyolen, Copolymeren aus
Polycaprolactonpolyol, Polytetrahydrofuran sowie deren Abmischungen basieren. Erfindungsgemäß bevorzugt sind Polyesterpolyole oder
Polyetherpolyole sowie deren Abmischungen.
Für Anwendungen, die einen Polyurethanschaum mit niedrigem
Glasübergangsbereich und/oder guter Hydrolysebeständigkeit erfordern, sind Polyetherpolyole zu bevorzugen. Für Anwendungen, die einen Polyurethanschaum mit guten mechanischen Eigenschaften wie z.B. Abrieb erfordern, sind Polyesterpolyole zu bevorzugen.
In praktischen Versuchen hat sich gezeigt, dass bei dem Einsatz von reinen Polyesterpolyolen gegebenenfalls in Kombination mit Polyetherpolyolen Polyurethanschäume erhalten werden können, die eine überraschend hohe Waschstabilität haben. So konnte ein Polyurethanschaum auf
Polyesterpolyolbasis entwickelt werden, der nach mehreren Wäschen bei 95 °C und auch Anwendungen im Post-processing Bereich ohne eine
Verschlechterung der Eigenschaften übersteht.
Der Schmelzbereich des Polyurethans beträgt vorzugsweise von 130 bis 300 °C, noch bevorzugter von 160 bis 250 °C, insbesondere von 180 bis 220 °C. Die Glasübergangstemperatur Tg-Wert des Polyurethans beträgt vorzugsweise von -100 °C bis 100 °C, noch bevorzugter von -80 bis 30 °C, insbesondere von -60 bis 30 °C. in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Polyurethane mit hohen Elongationswerten von vorzugsweise 100 bis 2500 %, noch bevorzugter von 500 bis 2000 %, insbesondere von 700 bis 1500 % eingesetzt. Hierdurch können Einlagen mit einem elastischen Verhalten der Beschichtung und einem besonders angenehmen Griff erhalten werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Polyurethane und/oder Polyurethanzusammensetzungen mit Modulwerten von vorzugsweise 0,5 bis 30 MPa, noch bevorzugter von 1 bis 15 MPa, insbesondere von 1 ,5 bis 5 MPa eingesetzt. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Polyurethane und/oder Polyurethanzusammensetzungen mit Zugfestigkeiten von
vorzugsweise 5 bis 50 MPa, noch bevorzugter von 15 bis 40 MPa,
insbesondere von 20 bis 30 MPa eingesetzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Polyurethane und/oder Polyurethanzusammensetzungen mit Shore-Härten, von
vorzugsweise 30 bis 120, noch bevorzugter von 40 bis 90, insbesondere von 50 bis 70 eingesetzt.
Das Polyurethan kann chemisch vernetzt oder unvernetzt vorliegen. So kann der Polyurethanschaum mindestens einen Vernetzer, vorzugsweise ausgewählt aus z. B. Aziridinen, Isocyanaten, geblockten Isocyanaten, Carbodiimiden oder Melaminharzen aufweisen. Durch die Modulation des Polyurethanschaums mit Vernetzem können zudem die viskoelastischen Eigenschaften des
Polyurethanschaums gezielt moduliert werden und das Abzugsverhalten eingestellt werden. Darüber hinaus können durch die Vernetzer sowohl der Griff als auch die Reinigungsbeständigkeit gezielt variiert werden. So kann durch die Verwendung von Vernetzern eine Performancesteigerung der Trennkraft des Schaumes vor allem nach der Wäsche oder der chemischen Reinigung erzielt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Polyurethan einen Vemetzungsgrad von weniger als 0,1 , noch bevorzugter von weniger als 0,05, noch bevorzugter von weniger als 0,02 auf. Ganz besonders bevorzugt liegt das Polyurethan gänzlich unvernetzt vor. Überraschend wurde
erfindungsgemäß gefunden, dass die Schaumstruktur auch bei einem
unvemetzten bzw. nur gering vernetzten Polyurethan eine hohe Waschstabilität sogar bei 95 °C aufweist. Vorteilhaft an unvernetztem bzw. nur gering vernetztem Polyurethan ist, dass diese sehr flexibel sind und einen weicheren Griff zeigen.
In praktischen Versuchen wurde gefunden, dass es besonders zweckmäßig ist, wenn der Polyurethanschaum Dimethylcellulose und/oder, bevorzugt und, Polyacrylsäure als Verdicker enthält. Es wurde gefunden, dass durch die Verwendung dieser Substanzen eine besonders gleichmäßige, blasenfreie Beschichtung erhalten werden kann. Darüber hinaus wurde gefunden, dass es zur Stabilisierung des
Polyurethanschaums und insbesondere zur Einstellung der erfindungsgemäßen Porengrößenverteilung vorteilhaft ist, wenn der Polyurethanschaum
Schaumstabilisatoren, insbesondere Ammoniumstearat oder Kaliumoleat, vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 0 Gew.% enthält.
Wie oben erläutert, hat es sich erfindungsgemäß als nicht vorteilhaft erwiesen, wenn der Polyurethanschaum Schaumbildner, insbesondere Tenside, enthält.
Als ebenfalls nicht vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der
Polyurethanschaum assoziative Verdicker, insbesondere hydrophob
modifizierte Polyacrylate, Celluloseether, Polyacrylamide, Polyether oder assoziative Polyurethan-Verdicker enthält. Um die gewünschte Viskosität zu erzielen ist nämlich eine zu hohe Einsatzmenge der assoziativ wirkenden Verdicker erforderlich. Die Mischung wird hierdurch zügig/lang und zieht Fäden. Aus diesem Grund weist der Polyurethanschaum diese Verbindungen vorteilhafterweise in einer Menge von weniger als 5 Gew.% auf. Ganz bevorzugt ist die Polyurethanzusammensetzung frei von diesen Substanzen.
Als ebenfalls nicht vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der
Polyurethanschaum mineralölhaltige Verdicker in Kombination mit Polyethylenglykol (PEG) enthält. Werden z. B. mineralölhaltige Acrylatverd icker in der Schaumformulierung verwendet, verdrängen diese nämlich das PEG, welches in Mineralölen unlöslich ist. Das PEG bildet dann einen sehr
schmierigen Rückstand auf dem Polymerfilm. Aus diesem Grund weist der Polyurethanschaum, sofern er als Laufhilfsmittel PEG enthält, mineralölhaltige Verdicker vorteilhafterweise in einer Menge von weniger als 10 Gew. % auf.
Ganz bevorzugt ist der Polyurethanschaum frei von diesen Substanzen. Dies ist auch hinsichtlich der Emissionswerte des applizierten Polyurethanschaums vorteilhaft. Zudem werden Abluftrohre, Trocknerkühlzonen etc. nicht so stark mit Kondensat der meist niedrig siedenden Mineralöle belastet. Das hat zusätzlich den positiven Effekt, dass die Einlagen weniger mit Kondensat verunreinigt werden und somit deren Qualität gesteigert werden kann. Wie oben erwähnt, kann die Verwendung von PEG in Kombination mit mineralölhaltigen Verdickern nachteilig sein. Grundsätzlich ist die Verwendung von PEG jedoch vorteilhaft. Als besonders geeignet hat sich dabei erwiesen, wenn der Anteil PEG im Polyurethanschaum im Bereich von 1 bis 40 Gew.-% liegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält der
Polyurethanschaum einen Füllstoff, insbesondere ausgewählt aus
Alumosilikaten, vorzugsweise Kaolin, Calciumsilikaten, Calciumcarbonaten, Magnesiumcarbonaten, Schichtsilikaten, pyrogenen Kieselsäuren und
Aluminiumoxiden, wie z. B. Wollastonite, Dolomite, Glimmer, Barytmehle oder Talkum. Die Menge des Füllstoffs beträgt vorzugsweise von 0,5 bis 55 Gew.-%, noch bevorzugter von 5 bis 45 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyurethanschaums. Dabei weist der Füllstoff vorzugsweise eine mittlere Partikelgröße von 5 nm bis 100 pm auf. Durch die Modulation des
Polyurethanschaums mit Füllstoffen können zudem dessen viskoelastische Eigenschaften (Rheologie), der Griff, die Reinigungsbeständigkeit, die
Porengrößenverteilung, die Klebrigkeit sowie das Abzugsverhalten gezielt eingestellt werden. Von Vorteil kann auch die Verwendung von Füllstoffen sein, die während der Trocknung im Ofen Gas freisetzen und somit zur Schaumbildung beitragen bzw. den Schaum stabilisieren.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung enthält der Polyurethanschaum ein Additiv, ausgewählt aus Aktivkohle, Ruß, Phase Change Materials (PCMs), thermoplastischem Polymer-Puder, Expancel, Flockfasern, Haftvermittler, Flammschutzmittel wie z.B. Mg- und/oder Al- hydroxide oder Phosphorverbindungen, Streichpigmente wie z.B. Titandioxid, Superabsorber wie z.B. Polyacrylsäure, Holzspäne, Zeolithe, Metallpulver, magnetische Partikel wie z.B. Eisenoxide, gekapselte Stoffe wie z.B. Farben, Duftstoffe oder Wirkstoffe (Wundauflage) oder geruchsabsorbierende Stoffe wie z. B. Cyclodextrine oder PVPs, vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 70 Gew.%, noch bevorzugter von 5 bis 60 Gew.% jeweils bezogen auf das
Gesamtgewicht des Polyurethanschaums.
Des Weiteren umfasst das erfindungsgemäße Flächengebilde eine Trägerlage. Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Polarität des Schaumes optimal auf die Trägerlage einzustellen. Eine hydrophobe Basis bedarf eines hydrophob eingestellten Schaumes und eine hydrophil eingestellte Basis eines eher hydrophil eingestellten Schaumes.
Die Auswahl des für die Trägerlage einzusetzenden textilen Materials erfolgt im Hinblick auf den jeweiligen Anwendungszweck bzw. die besonderen
Qualitätsanforderungen. Geeignet sind zum Beispiel Vliesstoffe, Gewebe, Gewirke, Gestricke oder dergleichen. Beispielsweise haben sich Waddings als besonders geeignet erwiesen, da die funktionelle Ausrüstung von Waddings weit verbreitet ist. Durch die Erfindung sind hier prinzipiell keinerlei Grenzen gesetzt. Der Fachmann kann hier leicht die für seine Anwendung geeignete Materialkombination auffinden. Vorzugsweise besteht die Trägerlage aus einem Vliesstoff.
Der Vliesstoff, aber auch die Fäden oder Garne der textilen Materialien können aus Chemiefasern oder aber auch aus Naturfasern bestehen. Als
Chemiefasern kommen vorzugsweise Polyester-, Polyamid-,
Celluloseregenerat- und/oder Bindefasem zum Einsatz, als Naturfasern Wolleoder Baumwollfasern.
Die Chemiefasern können hierbei kräuselbar, gekräuselte und/oder
ungekräuselte Stapelfasern, kräuselbare, gekräuselte und/oder ungekräuselte, direkt gesponnene Endlosfasern und/oder endliche Fasern, wie Meltblown- Fasern, umfassen. Die Trägerlage kann ein- oder mehrlagig aufgebaut sein.
Für die Herstellung des Vliesstoffs können die eingangs dargestellten
Technologien eingesetzt werden. Das Verbinden der Fasern des Faserflors zu einem Vliesstoff kann hierbei mechanisch (konventionelles Vernadeln,
Wasserstrahltechnik), mittels eines Bindemittels oder thermisch erfolgen.
Hierbei reicht allerdings eine moderate Vliesstofffestigkeit der Trägerlage vor dem Bedrucken aus, da die Trägerlage beim Bedrucken mit dem Gemisch aus Bindemittel und thermoplastischem Polymer noch zusätzlich mit Bindemittel beaufschlagt und verfestigt wird. Für die moderaten Vliesstofffestigkeiten können auch kostengünstige Faserrohstoffe eingesetzt werden, vorausgesetzt, dass diese die Anforderungen an den Griff erfüllen. Auch kann die
Prozessführung vereinfacht werden. Im Falle der Verwendung von Stapelfasern ist es vorteilhaft, diese mit mindestens einer Krempel zu einem Faserflor zu kardieren. Bevorzugt ist hier eine Wirrlegung (Random-Technologie), doch auch Kombinationen aus Längsund/oder Querlegung bzw. noch kompliziertere Krempelanordnungen sind möglich, wenn spezielle Vliesstoffeigenschaften ermöglicht werden sollen bzw. wenn mehrlagige Faserstrukturen gewünscht werden.
Besonders geeignet für Einlagestoffe sind Fasern mit einem Fasertiter bis 6,7 dtex. Gröbere Titer werden aufgrund ihrer großen Fasersteifigkeit normalerweise nicht eingesetzt. Bevorzugt sind Fasertiter im Bereich von 1 bis 3 dtex, doch auch Mikrofasern mit einem Titer < 1 dtex sind denkbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der
Polyurethanschaum flächig ausgebildet. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Polyurethanschaum in Form eines Punktmusters ausgebildet. Dabei können die Punkte in einem regelmäßigen oder unregelmäßigen Muster auf der Trägerlage verteilt sein.
Auf dem Polyurethanschaum kann ein Schmelzklebstoff aufgebracht sein.
Schmelzklebstoffe, auch Heißklebestoffe, Heißkleber oder im Englischen Hotmelts genannt, sind seit langem bekannt. Allgemein versteht man unter ihnen im Wesentlichen lösungsmittelfreie Produkte, die im geschmolzenen Zustand auf eine Klebefläche aufgetragen werden, rasch beim Abkühlen erstarren und damit schnell Festigkeit aufbauen. Erfindungsgemäß bevorzugt werden thermoplastische Polymere, wie Polyamide (PA), Copolyamide, Polyester (PES), Copolyester, Ethylvinylacetat (EVA) und dessen Copolymere (EVAC), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), amorphe Polyalphaolefine (APAO), Polyurethane (PU) etc. als Schmelzklebstoffe verwendet. Die Klebewirkung der Schmelzklebstoffe basiert grundsätzlich darauf, dass sie sich als thermoplastische Polymere reversibel aufschmelzen lassen und als flüssige Schmelze aufgrund ihrer durch den Schmelzvorgang erniedrigten Viskosität in der Lage sind, die zu klebende Fläche zu benetzen und dadurch eine Adhäsion zu ihr auszubilden. Als Folge der anschließenden Abkühlung erstarrt der Schmelzklebstoff wieder zum Festkörper, der eine hohe Kohäsion besitzt und auf diese Weise die Verbindung zur Klebefläche herstellt. Nachdem die Klebung stattgefunden hat, sorgen die viskoelastischen Polymere dafür, dass die Adhäsion auch nach dem Abkühlvorgang mit ihren
Volumenänderungen und dem damit verbundenen Aufbau mechanischer Spannungen erhalten bleibt. Die aufgebaute Kohäsion vermittelt die
Bindekräfte zwischen den Substraten.
Vorteilhafterweise werden die Schmelzklebstoffe in Pulverform eingesetzt. Die Größe der Partikel orientiert sich an der zu bedruckenden Fläche,
beispielsweise der gewünschten Größe eines Bindungspunktes. Im Falle eines Punktmusters kann der Partikeldurchmesser zwischen >0 pm und 500 μητι variieren. Grundsätzlich ist die Partikelgröße des Schmelzklebstoffs nicht einheitlich, sondern folgt einer Verteilung, d.h. man hat immer ein
Partikelgrößenspektrum vorliegen. Zweckmäßigerweise ist die Partikelgröße abgestimmt auf die gewünschte Auftragsmenge, Punktgröße und
Punktverteilung.
Schmelzklebstoffe in Pulverform können mittels Streuauftrag aufgebracht werden, was insbesondere zum Kleben poröser Substrate für die Herstellung insgesamt atmungsaktiver Textilverbunde zweckmäßig ist. Vorteilhaft am Streuauftrag ist femer, dass es eine einfache Auftragsmethode für
Anwendungen in großem Maßstab ist. Da thermoaktivierte Pulver,
beispielsweise aus Polyamiden, Polyestern oder Polyurethanen, bereits bei niedrigen Temperaturen klebfähig sind, eignen sie sich zur schonenden Laminierung wärmeempfindlicher Substrate, z.B. hochwertiger Textilien. Dank guter Fließeigenschaften im aktivierten Zustand wird selbst bei niedrigem Druck und kurzer Anpresszeit eine gute Verbindung hergestellt; dennoch bleibt das Risiko des Durchschlagens in das Gewebe gering.
Denkbar ist auch, dass der Schmelzklebstoff auf derjenigen Seite der
Trägerlage, die dem Polyurethanschaum abgewandt ist, aufgebracht ist.
Im Falle eines flächigen Polyurethanschaums stellt der Polyurethanschaum in dieser Ausführungsform die Unterschicht einer zweilagigen Haftmassenstruktur dar, auf der eine Schmelzklebstoffoberschicht angeordnet ist. Dabei kann die Schmelzkleberoberschicht in Form eines Punktmusters oder flächig ausgebildet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die zweilagige
Haftmassenstruktur eine solche, in der Polyurethanschaum und
Schmelzklebstoff als Doppelpunkte ausgebildet sind, wobei der
Polyurethanschaum als Unterpunktmuster und der Schmelzklebstoff als
Oberpunktmuster ausgestaltet ist. Dabei können die Doppelpunkte in einem regelmäßigen oder unregelmäßigen Muster auf der Trägerlage verteilt sein.
Erfindungsgemäß sollen unter zweilagigen Haftmassenstrukturen sowohl die oben beschriebene flächige zweilagige Haftmassenstruktur als auch
Doppelpunkte verstanden werden. Dementsprechend soll der Begriff
Unterschicht sowohl flächige Unterschichten als auch Unterpunkte und der Begriff Oberschicht sowohl flächige Oberschichten als auch Oberpunkte umfassen.
Der Doppelpunkt auf der Basis eines Polyurethanschaums als Unterpunkt und einem Streupuder als Oberpunkt wird vorzugsweise in einem Punktmuster auf die Trägerlage aufgebracht. Damit werden die Weichheit und die Sprungelastizität des Materials verstärkt. Das Punktmuster kann regulär oder irregulär verteilt sein. Die Bedruckung ist aber keinesfalls auf Punktmuster beschränkt. Der Doppelpunkt kann in beliebigen Geometrien aufgebracht werden, z.B. auch in Form von Linien, Streifen, netz- oder gitterartigen
Strukturen, Punkten mit rechteckiger, rautenförmiger oder ovaler Geometrie oder dergleichen.
Die zweilagigen Haftmassenstrukturen zeichnen sich durch einen geringen Haftmassenrückschlag aus, da der zuerst aufgebrachte Polyurethanschaum als Sperrschicht wirkt. Mischt man dem Polyurethanschaum ein thermoplastisches Polymer, vorzugsweise mit einen Schmelzpunkt < 190 °C bei, so trägt dieses zur Verklebung bei. Die Rückvernietung der Einlage wird hierbei jedoch verschlechtert.
Das Polyurethan im Polyurethanschaum kann sowohl in reiner Form als auch in Abmischungen vorliegen. So ist auch denkbar, dass der Polyurethanschaum neben dem Polyurethan noch weitere Polymere enthält. Die von dem
Polyurethan verschiedenen thermoplastischen Polymere können beispielsweise Polyacrylate, Silikone, (Co)-Polyester-, (Co)-Polyamid-, Polyolefin-,
Ethylenvinylacetat-basierende Polymere und/oder Kombinationen (Gemische und Copolymerisate) der genannten Polymere umfassen. Dabei beträgt der Anteil des Polyurethans bezogen auf die Gesamtmenge der
Polyurethanbeschichtung vorzugsweise 20 bis 100 Gew.-%, noch bevorzugter 30 bis 90 Gew.-% und insbesondere von 40 bis 90 Gew.-%. Erfindungsgemäß besonders bevorzugt sind dabei die Polyacrylate und Silikone.
Der Polyurethanschaum liegt vorzugsweise in einem Beschichtungsgewicht von 0,1 bis 100 g/m2 vor. Erfindungsgemäß wurde gefunden, dass durch geeignete Auswahl der
Zusammensetzung des Polyurethanschaums ein Flächengebilde mit einer besonders guten Querelastizität erhalten werden kann. Praktische Versuche haben ergeben, dass sich im Falle einer zweilagigen Haftmassenstruktur die Zusammensetzung der Unterschicht deutlich stärker auf die Querelastizität des Flächenbildes auswirkt als die der Oberschicht.
Ferner kann der Polyurethanschaum thermoplastische Polymere enthalten, die einen Schmelzpunkt < 190 °C aufweisen und dadurch bei der Fixierung mit zur Verklebung beitragen. Eine Unterschicht, die thermoplastische Polymere, vorzugsweise thermoplastisches Co-Polyamid, Co-Polyester oder Polyurethan oder Gemische davon enthält, unterstützt die Oberschicht bei der Verklebung, liefert aber auch einen höheren Rückvernietungswert. Durch die Verwendung von Polyurethanen in der Unterschicht erhält man eine wesentlich bessere Anbindung der Oberschicht und kann somit sowohl die Trennkraft erhöhen als auch das Puderrieseln reduzieren. Vorteilhaft gegenüber z.B. Polyamiden ist eine stark verbesserte Verankerung zum Oberpunkt, eine höhere Elastizität und Flexibilität. Darüber hinaus wird die Klebkraft auf beschichteten Oberstoffen unterstützt.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung von thermoplastischen Polymeren mit einem Schmelzpunkt < 190 °C, beispielsweise aus der Gruppe der Co- Polyamide, der Co-Polyester oder der Polyurethane ist, dass es hierdurch möglich ist, den Polyurethanschaum ohne zusätzliche
Schmelzkleberbeschichtung einzusetzen. Dadurch kann ein Produktionsschritt eingespart werden. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Kornfraktion < 500 μιτι herausgestellt.
Wie erläutert, kann der Schmelzklebstoff thermoplastisches Co-Polyamid, Co- Polyester oder Polyolefine enthalten, die beispielsweise mit den gängigen Thermoplasten abgemischt werden können. Als besonders geeignet haben sich PU, PA, PES, PP, PE, Ethylenvinylacetat, Copolymere, etc. erwiesen. Die Polymere können auch mit den weiteren Thermoplasten zusammen extrudiert werden (Compound).
Ferner könnte der Polyurethanschaum Bindemittel, wie insbesondere
Acrylatdispersionen oder Silikondispersionen, enthalten.
Für den Einlagebereich ist es vorteilhaft, wenn der Schmelzklebstoff als
Granulat hergestellt wird, das eine gute Vermahlbarkeit aufweist. Sowohl für die Oberschichtfraktion (generell 80-200 pm) als auch für die Unterschicht (0-80 pm) ist es zweckmäßig, wenn eine Vermahlbarkeit in diesen Grenzen gegeben ist. Vorteilhafterweise weisen die vermahlenen Partikel eine möglichst runde Geometrie auf, um ein fehlerfreies Streuen bzw. eine fehlerfreie Einarbeitung und Ansinterung zu gewährleisten.
Die Schmelzklebstoffe können erfindungsgemäß auch mit den anderen gängigen Beschichtungsmethoden im Einlagebereich, wie Pulverpunkt-, Pastendruck-, Doppelpunkt-, Streu-, Hotmeltverfahren, Scattering Coating, etc. eingesetzt werden. Hierzu werden zweckmäßigerweise andere
Korngrößenverteilungen oder z.B. eine Pastenformulierung eingesetzt.
Ebenfalls denkbar ist, dass zwischen Oberschicht und Unterschicht keine klare Phasengrenze zu erkennen ist. Dies kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, dass ein thermoplastisches Polymer in Partikelform mit einer
Polyurethandispersion vermischt, aufgeschäumt und aufgetragen wird. Nach dem Auftragen wird das Polyurethan von den gröberen Partikeln separiert, wobei die gröberen Partikel mehr auf der Oberseite der Bindungsfläche, beispielsweise der Punktoberfläche, zum Liegen kommen. Das Polyurethan bindet neben seiner Funktion, sich in der Trägerlage zu verankern und diese zusätzlich zu binden, die gröberen Partikel. Gleichzeitig kommt es zu einer teilweisen Trennung von Partikeln und Polyurethan an der Oberfläche der Trägerlage. Das Polyurethan dringt tiefer in das Material ein, während sich die Partikel an der Oberfläche anreichern. Dadurch sind die gröberen
Polymerpartikel in der Bindemittelmatrix zwar eingebunden, gleichzeitig steht ihre freie (Ober-)Fläche an der Oberfläche des Vliesstoffs aber zur direkten Verklebung mit dem Oberstoff zur Verfügung. Es kommt zur Ausbildung einer doppelpunktähnlichen Struktur, wobei zur Erzeugung dieser Struktur im
Gegensatz zum bekannten Doppelpunktverfahren aber nur ein einziger
Verfahrensschritt erforderlich ist und auch das aufwändige Absaugen überschüssigen Pulvers entfällt. Die Einlagen erhalten auf diese Weise eine höhere Elastizität und ein höheres Rücksprungvermögen als diejenigen mit herkömmlichen Polymeren auf Polyamid- oder Polyesterbasis. Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen thermisch fixierbaren Flächengebildes umfasst die folgenden Maßnahmen: a) Bereitstellen einer Trägerlage, b) Aufschäumen einer Polyurethandispersion, welche ein
thermoplastisches Polyurethan in Form eines
Umsetzungsprodukts von mindestens einem bifunktionellen Polyisocyanat (A) mit einem Isocyanatgehalt von 5 bis 65 Gew.-Anteilen mit mindestens einem Polyol (B) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyesterpolyol, Polyetherpolyol,
Polycaprolactonpolyol, Polycarbonatpolyol, Copolymer aus Polycaprolactonpolyol Polytetrahydrofuran und Gemischen hiervon sowie gegebenenfalls mit mindestens einem Kettenverlängerer (C) enthält unter Bildung eines Polyurethanschaums, derart, dass der
Polyurethanschaum eine Porenstruktur aufweist, in der mehr als 50 % der Poren einen Durchmesser, gemessen nach DIN ASTM E 1294, aufweisen, der im Bereich von 5 bis 30 μιη liegt, c) Auftragen des Polyurethanschaums auf ausgewählte Flächenbereiche der Trägerlage und d) Temperaturbehandlung der aus Schritt c) erhaltenen Trägerlage zum Trocknen und gleichzeitigen Verbinden des
Polyurethanschaums mit der Trägerlage unter Ausbildung einer Beschichtung.
Die Komponenten der Polyurethandispersion können wie oben in Bezug auf den Polyurethanschaum diskutiert, ausgewählt werden.
Um einen erhabenen Druck eines Schaums zu gewährleisten, als auch die Stabilität des Schaums im nachfolgenden Prozess aufrecht zu erhalten, ist es vorteilhaft, wenn der Schaum eine spezifische Mindestschaumdichte (in g/L) aufweist. Hierzu hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn der
Polyurethanschaum zur Ausbildung einer flächigen Beschichtung mit einem Schaumlitergewicht von 1 bis 450 g/L, vorzugsweise von 50 bis 400 g/L, insbesondere von 100 bis 300 g/L eingesetzt wird. Auf diese Weise kann eine zu starke Penetration des Schaumes in die Einlage verhindert und eine gute Verankerung im Einlagestoff erzielt werden. Soll der Polyurethanschaum in Form eines Punktmusters aufgebracht werden, so haben sich Polyurethandispersionen mit einem Schaumlitergewicht von 1 bis 700 g/L, vorzugsweise von 200 bis 600 g/L, insbesondere von 400 bis 560 g/L als besonders geeignet erwiesen.
Das Aufschäumen der Polyurethandispersion kann nach herkömmlichen Verfahren, beispielsweise durch mechanisches Aufschlagen, erfolgen. Ebenfalls möglich ist es, das Aufschäumen der Polyurethandispersion durch Expandieren von Mikrosphären durchzuführen. Dieses Aufschäumverfahren kann auch zusätzlich zum mechanischen Aufschäumen eingesetzt werden.
Mikrosphären sind kleine sphärische Kunststoffkugeln und bestehen aus einer dünnen thermoplastischen Hülle, die Kohlenwasserstoff einkapselt,
üblicherweise Isobuten oder Isopentan. Die Hülle ist ein Copolymer, das aus Monomeren wie z.B. Vinylidenchlorid, Acrylnitril oder Methyl-Methacrylat aufgebaut ist. Durch Erhitzung steigt der Gasdruck im Inneren der Hülle an, die gleichzeitig allmählich erweicht. Dadurch vergrößert sich das Volumen der Mikrosphären. Das Treibgas bleibt dauerhaft eingeschlossen. Wenn die Hitze entfernt wird, erstarrt die Hülle in ihrer vergrößerten Form und es bildet sich eine geschlossene Zellstruktur. Vorteile eines solchen mittels Mikrosphären erzeugten Schaumes sind neben dem reduzierten Preis auch eine bessere Haptik, eine veränderte Elastizität und Kompressibilität.
Zur Schaumerzeugung werden die Mikrosphären in der Polyurethandispersion homogen verteilt. Nach Aufbringen des Schaums auf der Trägerlage und gegebenenfalls des Schmelzklebstoffs expandieren die Mikrosphären, in der Regel bei Temperaturen im Bereich von 80 - 230 °C. In praktischen Versuchen hat sich gezeigt, dass die Konzentration der
Mikrosphären vorteilhafterweise im Bereich von 0,5 - 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyurethandispersion liegt. Als ebenfalls vorteilhaft hat es sich erwiesen, Mikrosphären mit einer
Korngröße von 10 bis 150 pm, noch bevorzugter von 10 - 16 pm und/oder einer Expansionstemperatur im Bereich von 120-130 °C einzusetzen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Polyurethanschaum durch Aufschäumen einer wässrigen Polyurethandispersion hergestellt.
Der Anteil des Polyurethans in der Dispersion liegt vorzugsweise im Bereich von 25 bis 95 Gew.-%, noch bevorzugter von 35 bis 70 Gew.-%, insbesondere von 45 bis 60 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion. Mit aus derartigen Polyurethandispersionen hergestellten Polyurethanschäumen beschichtete Einlagen zeichnen sich dadurch aus, dass sie wesentlich trockener und angenehmer im Griff sind und eine wesentlich erhöhte Elastizität aufweisen. Die Polyurethandispersion kann beispielsweise mittels des
Emulgator/Scherkraft-Verfahrens, des Schmelzdispergier-Verfahrens, des Ketimin- bzw. Ketazin-Verfahrens, des Prepolymer/Ionomer-Verfahrens sowie des universellen Aceton-Verfahrens sowie Mischformen der genannten
Verfahren hergestellt werden.
Die Polyurethandispersion kann auch mit anderen wässrigen Dispersionen, wie z.B. Polyacrylatdispersionen, Silikondispersionen oder
Polyvinylacetatdispersionen vermischt werden. Vorteilhafterweise weist die Polyurethandispersion Vernetzer in einer Menge von weniger als 2 Gew.-%, noch bevorzugter von weniger als 1 Gew.-%, noch bevorzugter von weniger als 0,5 Gew.-% auf. Der Feststoffgehalt der Polyurethandispersion kann zwischen 10 und 70 Gew.- %, bevorzugt zwischen 15 und 60 Gew.-% und besonders bevorzugt zwischen 20 und 60 Gew.-%, insbesondere zwischen 30 und 50 Gew.-%, liegen.
Die Stabilisierung der Polyurethandispersion kann durch interne und/oder externe anionische, kationische oder neutrale Emulgatoren erfolgen.
Der pH-Wert der Polyurethandispersion liegt vorzugsweise im Bereich von 4,0 bis 11 ,0, noch bevorzugter zwischen 5,0 und 10,0, noch bevorzugter zwischen 6 und 9.
Wie bereits oben erläutert ist es vorteilhaft, wenn eine Polyurethandispersion eingesetzt wird, die Schaumbildner, insbesondere auf Tensidbasis, nur in einer geringen Menge enthält. So hat es sich im Hinblick auf die
Porengrößenverteilung als günstig erwiesen, wenn der Anteil an
Schaumbildnern weniger als 5 Gew.-% beträgt. Ganz bevorzugt ist die
Polyurethandispersion frei von diesen Substanzen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine
Polyurethandispersion eingesetzt, die Dimethylcellulose und/oder, bevorzugt und, Polyacrylsäure als Verdicker enthält vorzugsweise in einer Menge von 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-%.
Darüber hinaus wurde gefunden, dass es zur Stabilisierung des
Polyurethanschaums und insbesondere zur Einstellung der erfindungsgemäßen Porengrößenverteilung vorteilhaft ist, wenn die Polyurethandispersion die Schaumstabilisatoren, insbesondere wie z. B. Ammoniumstearat oder
Kaliumoieat, vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-% enthält.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine
Polyurethandispersion eingesetzt, die Polyethylenglykol enthält. Als besonders geeignet hat sich dabei erwiesen, wenn der Anteil PEG in der
Polyurethandispersion im Bereich von 1 bis 40 Gew.-% liegt.
Hieran ist vorteilhaft, dass die Trocknungszeiten des Polyurethanschaums deutlich erniedrigt werden können und die Druckbarkeit des
Polyurethanschaums bzw. dessen rheologisches Verhalten deutlich verbessert wird.
Die Applikation des Polyurethanschaums kann auf verschiedene Weise durchgeführt werden.
So kann zur Ausbildung einer zweilagigen Haftmassenstruktur auf einen flächig applizierten Polyurethanschaum als Unterschicht ein Schmelzkleber
beispielsweise mit Hilfe des Doppelpunktverfahrens oder
Pastenpunktverfahrens aufgebracht werden. Alternativ kann auf die
Unterschicht der Schmelzklebstoff auch in Form eines Streupuders aufgebracht werden.
Die Applikation des Pastenpunktes als Oberschicht ist vorteilhaft, da hierdurch ein wesentlich textilerer Griff als bei einem flächigen Schmelzkleberauftrag oder mittels des Doppelpunktverfahrens erzeugt wird.
Wird hingegen die nicht mit Polyurethanschaum beschichtete Seite der
Trägerlage mit Schmelzkleber beschichtet, wird diese vorzugsweise mit einer zweischichtigen Haftmassenstruktur (Doppelpunkt) versehen, um die
Rückvernietung zu minimieren. Die Trägerlage aus einem textilen Material bzw. aus Vliesstoff kann direkt in einer herkömmlichen Rakelmaschine mit dem Polyurethanschaum belegt werden. Dazu kann es eventuell sinnvoll sein, die Trägerlage vor dem
Druckvorgang mit textilen Hilfsmitteln wie Verdicker (beispielsweise partiell vernetzte Polyacrylate und deren Salze), Dispergatoren, Netzmittel,
Laufhilfsmittel, Griffmodifikatoren zu benetzen oder auf beliebige andere Art so zu behandeln, dass der Druckprozess produktionssicherer wird. Erfindungsgemäß können die verschiedensten Oberstoffe eingesetzt werden. Als besonders geeignet hat sich das Flächengebilde zur Fixierung an einem dünnen, transparenten oder löchrigen Oberstoff erwiesen.
Der Einsatz eines erfindungsgemäßen thermisch fixierbaren Flächengebildes ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt. Auch andere Anwendungen sind denkbar, beispielsweise als fixierbare textile Flächengebilde bei
Heimtextilien wie Polstermöbeln, verstärkten Sitzkonstruktionen, Sitzbezügen oder als fixierbares und dehnfähiges textiles Flächengebilde in der
Automobilausstattung, bei Schuhkomponenten oder im Bereich
Hygiene/Medikal.
Nachfolgend wird die Erfindung ohne Beschränkung der Allgemeinheit anhand mehrerer Beispiele beschrieben. 1. Herstellung verschiedener mit Polyurethan beschichteter
Trägerlagen
Eine Vliestoffbasis (100 % Polyamid) mit 12 g/m2 Flächengewicht wird nach dem bekannten Doppelpunktverfahren mit verschiedenen
Polyurethanschäumen und zum Vergleich mit verschiedenen nicht aufgeschäumten Polyurethanpasten beschichtet. Hierbei wird eine Unterpunktpaste nach bekannter Weise hergestellt. Zur Bildung der
Polyurethanschäume wird eine Polyurethandispersion mit Hilfe einer handelsüblichen Küchenmaschine in einen Polyurethanschaum überführt. Hierbei wird ein aliphatisches Polyesterurethan verwendet. Dieses generiert viskoelastische Eigenschaften des Unterpunktes in Kombination mit einem angenehmen Griff bei sehr guter Wäschebeständigkeit. Als Oberpunkt wird ein Streupulver aus Polyamid eingesetzt mit einem Schmelzpunkt von 113 °C und einem MFI-Wert von 71 (g/10 min) (ermittelt bei 160 °C unter einer Belastung von 2,16 kg). Als Druckschablonenraster kommt ein CP250 mit einem
Lochdurchmesser von 0,17 mm zum Einsatz.
Die Polyurethandispersion wird mit den in Tabelle 1 beschriebenen Additiven versetzt.
Im Beschichtungsprozess wird 1 ,5 g Polyurethanpaste bzw. 1 ,5 g
Polyurethanschaum aufgetragen und mit 3 g Streupuder belegt. Diese Einlagen werden bei einer Temperatur von 130 °C für 12 sec. und einem Druck von 2,5 bar fixiert (Presse: Kannegiesser EXT 1000 CU). Als Stoff dient ein Polyester- Baumwoll-Oberstoff. In Tabelle 1 sind die eingesetzten Formulierungen dargestellt:
1.1 Rohstoff Konstellation:
Referenz- Polyurethandispersion 1 Polyurethandispersion
Wasser 135,7 g 165,50 g
Entschäumer (33%) 4 g
Schaumbildner (Tensid) 5 g
(83%) PEG 9 g 32,50 g
PU-H'ilfsdispersion 340 g 183,0 g
(49%)
Ammoniak 1 ,4 g 1 ,4 g
Verdicker 1 (80%) 4,9 g 14,20 g
Polyacrylsäure
Verdicker 2 (25%) 14,2 g
Polyacrylsäure
Verdicker 3 (3%) 25 g
Methylcellulose
Schaumstabilisator 12,0 g
(30%)
Tabelle 1
1.2 Ansatzreihenfolge Schaum-Rezepturen:
Wasser kalt vorlegen
PEG zugeben
PU-Hilfsdispersion zugeben
Ammoniak zugeben
Verdicker 2 + 3 zugeben, mit dem Flügelrührer vorsichtig homogenisieren Schaumstabilisator zugeben
Viskosität ermitteln (Brookfield RV T, Spindel 5, 20rpm, Faktor = 200) pH-Wert ermitteln (Sollwerte: 8,8 bis 9,3)
ca. 120 Sekunden bei max. Umdrehung mit der Küchenmaschine (Kenwood KM 280) aufschäumen
Topfgewicht ermitteln, Sollwert Schaum litergewicht 500g/L ± 50g/L
Viskosität ermitteln (Brookfield RV T, Spindel 5, 20rpm, Faktor = 200) Generell gilt: zu lange Rührzeiten sind zu vermeiden, da hier bereits ein Schaum gebildet werden kann. Dieser kann die Funktionalität der
Schaum mischaggregate beeinträchtigen 1.3 Ergebnisse
Es wurde gefunden, dass sich bei der Schaumherstellung eine Kombination aus einem Polyacrylatverdicker und Methylcellulose am besten eignet, da hierdurch zum einen die Rheologie der Polyurethandispersion optimal eingestellt werden kann und zum anderen ein trockener Schaum mit gleichmäßiger Porengröße entsteht. Als weiter vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn der Anteil an Laufhilfsmittel (PEG) im Schaum auf mehr als 1 Gew.% eingestellt wird. Des Weiteren hat sich ein Schaumstabilisator auf Basis von Ammonstearat als besonders geeignet erwiesen. Zudem konnte auf die gängigen Schaumbildner verzichtet werden, wodurch überraschenderweise ein besonders homogener Schaum mit kleinen Porengrößen generiert werden konnte. Die verringerte Additivierung reduziert außerdem die
Wechselwirkungen mit den restlichen Rohstoffen der Dispersion, so dass der Schaum deshalb erheblich effektiver ist.
In Tabelle 2 sind die beobachteten Trennkraftwerte der beschichteten und fixierten Vliesstoffe dargestellt
Figure imgf000037_0001
Figure imgf000038_0001
Tabelle 2
Es zeigt sich, dass der Schaumdruck keine negativen Effekte auf die Trennkraft hat.
In Figur 1 wird das ideologische Verhalten der Referenz-Polyurethandispersion bzw. des Polyurethanschaums 1 in Abhängigkeit von der Schergeschwindigkeit betrachtet. Mit Brookfield RV T/Spindel 7 wird bei nachstehenden
Messgeschwindigkeiten die Viskosität ermittelt. Über den Schablonen- /Folienumfang (0,64m) der Produktionsschablonen kann die
Messgeschwindigkeit in die Produktionsgeschwindigkeit der Druckmaschine umgerechnet werden, z.B.: Messgeschwindigkeit 2,5 U/min x
Schablonenumfang 0,64 m = Druckmaschine (Folie) 1 ,6m/min;
Messgeschwindigkeiten Brookfield Viskosimeter: 2,5; 5; 10; 20; 50 und 100 U/min.
Hierbei wird deutlich, dass der Schaum 1 grundsätzlich bei gleichen Scherraten eine geringere Viskosität aufweist als die verwendete Referenz-Dispersion. Dies ist ein erheblicher Vorteil, da bei Dispersionen die erhöhte Penetration durch die Flächenware in der Regel durch eine starke Anhebung der Viskosität kompensiert werden muss. Dies führt wiederum zu erheblichen Problemen bei der Auslegung der Pumpen und dem gleichmäßigen Auftrag der Dispersionen.
Des Weiteren liefert der Polyurethanschaum (durchgezogene Linie) ein sehr schönes Druckbild, da der Punkt sehr erhaben dargestellt werden kann und auch nicht durch den Träger penetriert. Auch ist der Schaumauftrag über Breite und Länge des Trägers sehr konstant. Ferner ist das Verhältnis zwischen Eindringtiefe und Punktgeometrie sehr ausgewogen. Weiter kann man noch erkennen, dass der Abfall der Viskosität mit zunehmender Scherrate auf analoge Weise, wie bei der Paste, geschieht, jedoch bei wesentlich geringeren Viskositäten.
2. Betriebsversuch a) Schaumpunktdruck
Im großtechnischen Betriebsversuch wird die hergestellte
Polyurethandispersion 1 mit Hilfe eines Rotor-Stator-Mischers der Firma MST aufgeschäumt und mittels des Rotationssieb-Druckverfahrens auf eine 12 g/m2 Vliesstoffware aufgetragen (Polyurethanschaum 1 ). Es konnte festgestellt werden, dass trotz geringerer Viskosität die Schaummischung deutlich weniger in das zu beschichtende Substrat penetnert als die sehr hochviskose Referenz- Polyurethandispersion. Die Eindringtiefe lässt sich hierbei gut über die
Schaumdichte regulieren. Je trockener der Schaum (je geringer die Dichte) desto weniger penetriert der Polyurethanschaum in die Einlage, aber desto schlechter ist auch das Laufverhalten bezüglich Schablonenbelegung und Ausdruckverhalten. In diesem Betriebsversuch lag das optimale Topfgewicht bei 500 g/L. b) Schaumflächendruck
Im großtechnischen Betriebsversuch wird die hergestellte
Pulyurethandispersion 2 mit Hilfe eines HANSA-Mischers Top-Mix Compact 60 aufgeschäumt und mittels eines„Knife over Roll" Auftragssystems auf eine 24 g/m2 Vliesstoffware vollflächig aufgetragen (Polyurethanschaum 2) und im Ofen getrocknet. Der Spalt wird mit 0,5 mm eingestellt. Die Anlagengeschwindigkeit beträgt 6 m/min bei einem Topfgewicht von 125 g/L. Der finale Gesamtauftrag des Schaumstriches liegt bei 17,9 g/m2. Auch bei diesem Versuch ist deutlich zu erkennen, dass die Beschichtung nur minimal in das Substrat penetriert und eine gleichmäßige, vollflächige Beschichtung generiert werden kann (siehe Figur 3). Die Schaumbeschichtung ist auch gegenüber einer Wäsche bis 95 °C stabil und übersteht eine chemische Reinigung ohne Schaden. Die Qualität der Schaumbeschichtung wie Haptik und Griff bleibt ebenfalls erhalten.
Figure imgf000040_0001
c) Beschichtung der Schaumflächenbeschichtung mit Pastenpunkt
Der unter 2b) hergestellt Vliesstoff mit Schaumstrich wird mit Hilfe des bekannten Pastenpunktverfahrens beschichtet. Hierbei wird auf ein Standard- Haftmassensystem mit einem thermoplastischen Polymeren auf Basis von Polyamid zurückgegriffen, welches einen Schmelzpunkt von 126°C und einen MFI-Wert von 28 (g/10 min) (ermittelt bei 160° C unter einer Belastung von 2,16 kg) aufweist. Die wässrige Paste enthält des Weiteren die üblichen Hilfsstoffe, wie beispielsweise Emulgatoren, Verdicker und Prozesshilfsmittel. Im
Beschichtungsprozess wird 12,5 g/m2 Paste mit einem CP-Raster von 110 aufgerakelt. Das Flächengebilde wird danach mit einer Temperatur von 120 °C für 12 sec. und einem Druck von 2,5 bar fixiert (Presse: Multistar DX 1000 CU). Als Stoff dient ein Polyester-Baumwoll-Oberstoff. In nachfolgender Tabelle ist die Primärtrennkraft, die Trennkraft nach einer 60°C und einer 95° C Wäsche dargestellt sowie die Trennkraft nach chemischer Reinigung. Des Weiteren werden noch die Rückvernietungswerte verglichen. In Tabelle 3 sind die Trennkraftwerte des beschichteten Schaumes und der direkt beschichteten Einlage dargestellt
Figure imgf000041_0001
Tabelle 3 Erstaunlicherweise kann gezeigt werden, dass die Trennkraft der Proben mit der Polyesterpolyurethanbeschichtung nach der Reinigung, vor allem bei hohen Temperaturen, höhere Werte aufweist als ohne eine zusätzliche Schicht. Des Weiteren ist die Rückvernietung durch die zusätzliche
Polyurethanschaumschicht stark reduziert. d) Schaumbeschichtung mit Polymerpartikeln
In Polyurethandispersion 2 werden 13 Gew.-% thermoplastisches
Polyamidpulver mit einer Korngrößenverteilung von 80-200 my zugegeben, welches einen Schmelzpunkt von 108°C und einen MFI-Wert von 97 (g/10 min) (ermittelt bei 160° C unter einer Belastung von 2,16 kg) aufweist und die Polyurethandispersion 2 nach analoger Weise wie unter 1 aufgeschäumt.
Danach wird der Schaum auf eine Vliesstoffbasis mit 24 g/m2 aufgerakelt und im Ofen getrocknet. Das Aufladegewicht beträgt 21 ,2 g/m2.
Die Einlagen werden im Anschluss bei einer Temperatur von 130 °C bzw. 140 °C für 12 sec. und einem Druck von 2,5 bar fixiert (Presse: Kannegiesser EXT 1000 CU). Als Stoff dient ein Polyester-Baumwoll-Oberstoff. Vergleichend sind die Trennkraftergebnisse gegenübergestellt, die bei der Beschichtung von dem Vliesstoffartikel mit einer Standard-Polyamidpaste mit einer Auflage von 20 g/m2 und einem CP von 110 erreicht werden.
Figure imgf000042_0001
Tabelle 4
3. Mikroskopieaufnahmen In Figur 2 ist die REM-Aufnahme einer Aufsicht des Polyurethanschaums 2 auf der beschichteten Trägerlage gezeigt. Man erkennt eine klare Porenstruktur mit einer homogenen Porengrößenverteilung im Bereich von 10 bis 40 μιη.
In Figur 3 ist eine REM-Aufnahme eines Querschnitts der mit
Polyurethanschaum 2 belegten Trägerlage gezeigt. Man erkennt deutlich die sehr geringe Eindringtiefe des Schaums in die Trägerlage.
4. Bestimmung der Porengrößenverteilung einer
erfindungsgemäßen Schaumbeschichtung
(Polyurethandispersion 2) Die Porengrößenverteilung der Schaumbeschichtung eines erfindungsgemäßen Flächengebildes wird in Anlehnung an ASTM E 1294 (1989) gemessen.
Prüfdaten
Prüfgerät: PMI.01.01
Probenkörperanzahl: 3
Probengröße: Durchmesser 21 mm
Probendicke: 1 mm
Prüfflüssigkeit: Galden HT230
Einwirkzeit: > 1 min.
Prüftemperatur: 22 °C Es wird gefunden, dass der kleinste Porendurchmesser bei 12,9 μιτΊ, der mittlere Porendurchmesser bei 15,2 pm und der größte Porendurchmesser bei 50,5 pm liegt. Die Porengrößenverteilung ist in Figur 4 gezeigt.
5. Bestimmung der Porengrößenverteilung einer
Schaumbeschichtung nach dem Stand der Technik
(Polyurethandispersion 2 mit 2 % Tensid als Schaumbildner)
Die Porengrößenverteilung der Schaumbeschichtung eines Flächengebildes wird in Anlehnung an ASTM E 1294 (1989) gemessen.
Es wird gefunden, dass der kleinste Porendurchmesser bei 8,9 μιτι, der mittlere Porendurchmesser bei 31 ,1 pm und der größte Porendurchmesser bei 80,7 pm liegt. Die Porengrößenverteilung ist in Figur 5 gezeigt. 6. Bestimmung der Luftdurchlässigkeit von einem mit
Polyurethanschaum beschichteten Vliesstoffträger im Vergleich zum Pastenstrich
In Tabelle 5 ist die zur Luftdurchlässigkeit nach DIN EN ISO 39 bei 100 Pa gezeigt
Figure imgf000044_0001
Tabelle 5
Kurzbeschreibung der Figuren
Fig. 1 : Rheologisches Verhalten der Druckpaste bzw. des Schaums in
Abhängigkeit von der Beschichtungsgeschwindigkeit
Fig. 2: REM-Aufnahme einer Aufsicht des Polyurethanschaums 2
Fig. 3: REM-Aufnahme eines Querschnitts des Polyurethanschaums 2
Fig. 4: Porengrößenverteilung Schaumbeschichtung ohne
Schaumbildner
Fig. 5: Porengrößenverteilung Schaumbeschichtung mit 2 Gew.-%
Schaumbildner

Claims

Patentansprüche
1. Thermisch fixierbares Flächengebilde, verwendbar als fixierbarer
Einlagestoff in der Textilindustrie mit einer Trägerlage aus einem textilen Material, auf welcher eine Beschichtung aus Polyurethanschaum
aufgebracht ist, welcher ein thermoplastisches Polyurethan in Form eines Umsetzungsprodukts von - mindestens einem bifunktionellen, vorzugsweise aliphatischen,
cycloaliphatischen oder aromatischen, Polyisocyanat (A) mit einem Isocyanatgehalt von 5 bis 65 Gew.-Anteilen mindestens einem Polyol (B) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyesterpolyol, Polyetherpolyol, Polycaprolactonpolyol,
Polycarbonatpolyol, Copolymer aus Polycaprolactonpolyol
Po lytetra hyd rof u ra n und Gemischen hiervon sowie gegebenenfalls mit mindestens einem Kettenverlängerer (C) enthält,
dadurch gekennzeichnet, dass der Polyurethanschaum eine
Porenstruktur aufweist, in der mehr als 50 % der Poren einen
Durchmesser, gemessen nach DIN ASTM E 1294, aufweisen, der im Bereich von 5 bis 30 pm liegt.
Thermisch fixierbares Flächengebilde nach Anspruch 1 , dadurch
gekennzeichnet, dass der Polyurethanschaum einen mittleren
Porendurchmesser aufweist, der im Bereich von 5 bis 30 pm liegt.
3. Thermisch fixierbares Flächengebilde nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Schaumbildners im Polyurethanschaum, bezogen auf seine aktiven, schaumbildenden Bestandteile, weniger als 1 ,5 Gew.-% beträgt.
4. Thermisch fixierbares Flächengebilde nach einem oder mehreren der
vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Eindringtiefe des Polyurethanschaums in die Trägerlage weniger als 20 pm beträgt.
5. Thermisch fixierbares Flächengebilde nach einem oder mehreren der
vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der
Polyurethanschaum eine Luftdurchlässigkeit von mehr als 150 l/m2/s bei 100 Pa aufweist, gemessen nach DIN EN ISO 9237.
6. Thermisch fixierbares Flächengebilde nach einem oder mehreren der
vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der
Polyurethanschaum eine mittlere Schichtdicke im Bereich von 5 bis 400 pm aufweist.
7. Thermisch fixierbares Flächengebilde nach einem oder mehreren der
vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Polyol (B) ausgewählt ist aus Polyesterpolyol und/oder Polyetherpolyol. 8. Thermisch fixierbares Flächengebilde nach einem oder mehreren der
vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das
Polyurethan einen Vernetzungsgrad von weniger als 0,1 aufweist.
9. Thermisch fixierbares Flächengebilde nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der
Polyurethanschaum flächig oder als Punktmuster ausgebildet ist. 10. Thermisch fixierbares Flächengebilde nach einem oder mehreren der
vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der
Schmelzklebstoff auf dem Polyurethanschaum und/oder auf derjenigen Seite der Trägerlage, die dem Polyurethanschaum abgewandt ist, aufgebracht ist.
11. Thermisch fixierbares Flächengebilde nach einem oder mehreren der
vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der
Polyurethanschaum als Unterschicht einer zweilagigen Haftmassenstruktur ausgebildet ist, auf der eine Schmelzklebstoffoberschicht angeordnet ist.
12. Thermisch fixierbares Flächengebilde nach einem oder mehreren der
vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der
Polyurethanschaum und Schmelzklebstoff als Doppelpunkte ausgebildet sind, wobei der Polyurethanschaum als Unterpunktmuster und der
Schmelzklebstoff als Oberpunktmuster ausgestaltet ist.
13. Verfahren zur Herstellung eines thermisch fixierbaren Flächengebildes umfasst die folgenden Maßnahmen: a) Bereitstellen einer Trägerlage, b) Aufschäumen einer Polyurethandispersion, welche ein
thermoplastisches Polyurethan in Form eines
Umsetzungsprodukts von - mindestens einem bifunktionellen Polyisocyanat (A) mit einem
Isocyanatgehalt von 5 bis 65 Gew.-Anteilen mit
- mindestens einem Polyol (B) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyesterpolyol, Polyetherpolyol, Polycaprolactonpolyol, Polycarbonatpolyol, Copolymer aus Polycaprolactonpolyol
Polytetrahydrofuran und Gemischen hiervon sowie gegebenenfalls mit
- mindestens einem Kettenverlängerer (C) enthält unter Bildung eines Polyurethanschaums, derart, dass der Polyurethanschaum eine Porenstruktur aufweist, in der mehr als 50 % der Poren einen Durchmesser, gemessen nach DIN ASTM E 1294, aufweisen, der im Bereich von 5 bis 30 μιτι liegt c) Auftragen des Polyurethanschaums auf ausgewählte Flächenbereiche der Trägerlage und d) Temperaturbehandlung der aus Schritt c) erhaltenen Trägerlage zum Trocknen und gleichzeitigen Verbinden des
Polyurethanschaums mit der Trägerlage unter Ausbildung einer Beschichtung.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der
Polyurethanschaum zur Ausbildung einer flächigen Beschichtung mit einem Schaumlitergewicht von 1 bis 450 g/L und/oder zur Ausbildung eines Punktmusters mit einem Schaumlitergewicht von 1 bis 700 g/L ausgebildet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet dass die Polyurethandispersion Vernetzer in einer Menge von weniger als 2 Gew% enthält.
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