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Dokumentenidentifikation DE60119520T2 03.05.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001296827
Titel EIN TEXTIL-ELASTOMER KOMPOSITMATERIAL FÜR TRANSFER-ODER FILMBESCHICHTUNGSANWENDUNGEN UND DESSEN HERSTELLUNGSVERFAHREN
Anmelder Milliken & Co., Spartanburg, S.C., US
Erfinder VOGT, W., Kirkland, Simpsonville, SC 29681, US;
ELEAZER, B., Howell, Moore, SC 29369, US
Vertreter HOFFMANN & EITLE, 81925 München
DE-Aktenzeichen 60119520
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 18.06.2001
EP-Aktenzeichen 019503317
WO-Anmeldetag 18.06.2001
PCT-Aktenzeichen PCT/US01/19497
WO-Veröffentlichungsnummer 2002000431
WO-Veröffentlichungsdatum 03.01.2002
EP-Offenlegungsdatum 02.04.2003
EP date of grant 10.05.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.05.2007
IPC-Hauptklasse B32B 27/04(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B32B 27/12(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B32B 3/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B32B 33/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B32B 5/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B32B 5/16(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B32B 5/18(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B32B 5/24(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B32B 5/26(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B05D 1/22(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B05D 1/16(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B05D 5/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines textilen Materials, das, wenn transfer- oder folienbeschichtet, zur Verwendung als Kunstledersubstrat bevorzugt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren beinhaltet (a) Herstellen einer Elastomerzusammensetzung mit zumindest vier Inhaltsstoffen (eine anionisch stabilisierte Polymerdispersion auf Wasserbasis, eine säurebildende Chemikalie, ein Trübungspunkttensid und ein schaumstabilisierendes Tensid); (b) Einarbeiten von ausreichend Gas in die flüssige Mischung, um einen Schaum zu bilden; (c) Auftragen der geschäumten Elastomerzusammensetzung auf ein poröses Textilsubstrat; (d) Erwärmen des behandelten Textils, bis das Elastomer über das Textilsubstrat koaguliert; und (e) Trocknen des resultierenden Komposits, ohne die koagulierte Struktur zu zerstören. Das resultierende Komposit, das hierin offenbart ist, weist eine Geschmeidigkeit, die der von Leder ähnlich ist, und eine Oberfläche, die zum Transfer- oder Folienbeschichten zum Herstellen von Kunstleder geeignet ist, auf. Die Vormischung mit vier Inhaltsstoffen ist eine lange haltbare, lagerungsstabile Zusammensetzung, die nicht reagieren wird, bis sie ausreichenden Mengen von Wärme ausgesetzt ist, und somit stellt sie eine Verbesserung gegen dem Stand der Technik zur Verfügung. Die besonderen hergestellten Zusammensetzungen sind auch in dieser Erfindung bedacht.

Diskussion des Standes der Technik

Polymerlatizes (z.B. Polyurethan und Acrylat) sind auf viele Arten verwendet worden, am stärksten bemerkenswert als Beschichtungen oder Finish auf Stoffoberflächen. Solche Latizes können z.B. eine Barriere gegenüber potentiell schädlichen Umweltbedingungen zur Verfügung stellen. Darüber hinaus sind durch die Verwendung von Polymerlatizes auf Wasserbasis auch Ersatzmaterialien für Leder hergestellt worden. Solche Ersatzmaterialien stellen eine Alternative zu teureren Artikeln aus Echtleder zur Verfügung. Solche Kunstledersubstrate müssen die Geschmeidigkeit und Erscheinung, die für Echtleder charakteristisch sind, aufweisen, und sie müssen einer stark belastenden und wiederholten Verwendung in z.B. Automobil- und Möbelpolstern widerstehen.

Vorhergehende Lederersatzprodukte auf Polyurethanbasis beinhalten Komposite, die durch die Reaktion eines Polyurethanlatex und einer säurebildenden Chemikalie (insbesondere Fluorwasserstoff-Kieselsäuresalze) hergestellt werden. Solch eine Zusammensetzung ist in US-Patent Nr. 4,332,710 an McCartney, das hierin durch Inbezugnahme vollständig aufgenommen wird, offenbart. McCartney lehrt die wärmeaktivierte Koagulation eines Polyurethanlatex zusammen mit nur einer säurebildenden Chemikalie, wie Salze von Fluorwasserstoff-Kieselsäure. Solch eine Zusammensetzung und Verfahren führen zu einigen Schwierigkeiten, primär bei der Verwendung einer säurebildenden Chemikalie allein, um ionische Koagulation vorzusehen. Dieses Zweikomponentensystem führt oft zu einer ungleichmäßigen Verteilung in dem Textilsubstrat und kann strähnige Strukturen bilden, die als Velourlederersatzstoffe unattraktiv sind. Insbesondere sind die Umwelt- und Sicherheitsaspekte, die mit der Verwendung von Fluorwasserstoff-Kieselsäuresalzen verbunden sind, bedenklich, welche von der Industrie als nachteilig angesehen werden, die jedoch die bevorzugten säurebildenden Chemikalien des Patentinhabers sind.

Andere Lehren des Standes der Technik, die die wärmeaktivierte Koagulation eines Polymerlatex beinhalten, beinhalten das US-Patent Nr. 4,888,702 an Spek et al. Das '702-Patent offenbart ein Verfahren, in dem eine Zusammensetzung verwendet wird, die einen Polymerlatex auf Wasserbasis (beinhaltend Polyurethan und Acrylat), ein Trübungspunkttensid-Koagulierungsmittel, und ein Treibmittel, das während des Erwärmens ein Gas bildet, umfasst. Jedoch produziert solch eine Zusammensetzung wegen der Steifheit (stiff hand), die sich aus der Wirkung des Treibmittels ergibt, keine bevorzugten lederähnlichen Textilprodukte. Zweitens ist das bevorzugte Treibmittel Freon, das wegen seiner schlechten Umwelteinflüsse aus der Produktion genommen wird. Drittens erfordert der Koagulationsprozess die Zugabe von Säure- und/oder Salzverbindungen, die das Potential aufweisen, die Latexmischung vor dem Kontakt mit einem Textilsubstrat zu koagulieren, was in einer ungleichmäßigen Verteilung auf der Substratoberfläche resultiert. Letztlich ist die Zusammensetzung des Patentinhabers höchstens für 8 Stunden lagerungsfähig, was bestimmte Beschränkungen bezüglich der Herstellungsflexibilität verursacht.

Darüber hinaus lehrt das US-Patent Nr. 4,171,391 an Parker die Polyurethanlatexkoagulation innerhalb eines wässrigen ionischen oder sauren Bades. Weil die bestimmenden Faktoren der Typ und die Art des ionischen Materials (oder der Säure) und die Diffusionsgeschwindigkeit solch eines Bestandteils von dem Bad in das Substratmaterial sind, ist solch eine Prozedur schwierig zu kontrollieren. Als Ergebnis mangelt es an einer konsistenten gleichförmigen Verteilung und Koagulation von einem Textilsubstrat zu einem anderen. Insbesondere bei schwereren Stoffsubstraten kann die notwendige Kontaktzeit bis zu 30 Minuten betragen, was zu hohen Kosten für den Hersteller und letztendlich den Verbraucher führt.

Diese Nachteile zeigen ein Bedürfnis innerhalb der Industrie nach verbesserten lederähnlichen Textil-Elastomerkompositen an, die relativ kostengünstig herzustellen sind, die eine realistischere Erscheinung und verbesserte ästhetische Qualitäten aufweisen, wenn sie transfer- oder folienbeschichtet werden, und die gegenüber dem Stand der Technik ein insgesamt besseres Verhalten aufweisen.

WO 00/06611 offenbart ein verbessertes Verfahren zum Herstellen von Beschichtungs-, Adhäsions-, Dichtungs- und Elastomer (CASE)-Materialien, in dem ein Polymerlatex verwendet wird, der aus zumindest einem ethylenisch ungesättigten Monomer und zumindest einem polymerisierbaren Tensid, das mit traditionellen Monomeren copolymerisiert werden kann, erhalten wird. Das polymerisierbare Tensid wird vorzugsweise vollständig während des Ablaufs der Polymerisation verbraucht. Artikel, die mit diesen CASE-Materialien beschichtet sind, zeigen eine geringe Wasserempfindlichkeit, verbesserte Scheuerbeständigkeit und/oder verbesserte Adhäsionseigenschaften.

Zusammenfassung

Die Erfindung betrifft eine Elastomerzusammensetzung, die zur Herstellung von lederähnlichen Textil-Elastomer-Kompositen nützlich ist, wobei die Elastomerzusammensetzung umfasst:

  • (i) einen auf Wasser basierenden, anionisch stabilisierten Polymerlatex, der eine Dispersion oder Emulsion ist, die aus einem Polymer, einem anionischen Tensid und Wasser gebildet wird;
  • (ii) eine säurebildende Chemikalie;
  • (iii) wenigstens ein Trübungspunkttensid; und
  • (iv) wenigstens ein schaumstabilisierendes Tensid.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des Stoffelastomerkomposits, das die aufeinanderfolgenden Schritte von:

  • (a) Vorsehen eines textilen Stoffes;
  • (b) Vorsehen einer wie oben definierten Elastomerzusammensetzung, entweder in bereits geschäumten Zustand oder noch ungeschäumt, wobei im letzten Fall dann ausreichend Gas in die Elastomerzusammensetzung eingearbeitet wird, um eine geschäumte Elastomerzusammensetzung herzustellen;
  • (c) Auftragen der geschäumten Elastomerzusammensetzung auf den textilen Stoff;
  • (d) Erwärmen des Stoffes auf eine Anfangstemperatur, um eine gleichmäßige Verteilung der Elastomerzusammensetzung herbeizuführen und dessen Koagulation über dem textilen Stoff zu verursachen; und
  • (e) Erwärmen des textilen Stoffes auf eine zweite Temperatur, die höher als die Anfangstemperatur ist, um das koagulierte Elastomer über dem textilen Stoff zu trocknen, jedoch nicht zu zerstören,
umfasst.

Letztendlich betrifft die Erfindung ein Stoff-Elastomerkomposit, das einen textilen Stoff umfasst, der mit einer erfindungsgemäßen Elastomerzusammensetzung beschichtet worden ist, und der durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten werden kann.

Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes, ästhetisch ansprechenderes lederähnliches Stoff-Elastomerkomposit zur Verfügung zu stellen. Der Ausdruck "Stoff-Elastomerkomposit" bezieht sich auf einen Artikel, der einen textilen Stoff umfasst, der auf zumindest einer Seite mit einer Elastomerzusammensetzung beschichtet worden ist. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Komposit zur Verfügung zu stellen, das eine realistischere lederähnliche Erscheinung aufweist und ästhetisch ansprechender ist, wenn es transfer- oder folienbeschichtet ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein relativ kostengünstiges Verfahren zum Herstellen solch eines Komposits zur Verfügung zu stellen, indem ein Elastomerlatex mit einer Haltbarkeit von zumindest 2 Wochen zur Verfügung gestellt wird und indem ein Auftragungsverfahren, das eine größere Herstellungskontrolle erlaubt, zur Verfügung gestellt wird. Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines lederähnlichen Artikels zur Verfügung zu stellen, der umweltfreundliche, nicht-giftige, gering riechende, nicht brennbare Chemikalien beinhaltet. Darüber hinaus ist eine andere Aufgabe der Erfindung, lederähnliche Komposite zur Verfügung zu stellen, die, wenn transfer- oder folienbeschichtet, für alle beabsichtigten Verwendungen geeignet ist, in denen ein Benutzer ein Kunstledersubstrat (faux-leather substrate) benötigt oder wünscht.

Nirgends im Stand der Technik ist solch ein spezifisches wärmeaktiviertes Koagulationsverfahren, das eine geschäumte Elastomerzusammensetzung verwendet, die einen anionisch stabilisierten Latex auf Wasserbasis, eine säurebildende Verbindung, ein Trübungspunkttensid und ein schaumstabilisierendes Tensid umfasst, offenbart worden, in der Praxis umgesetzt worden oder vorgeschlagen worden. Solch eine Elastomerzusammensetzung stellt einen signifikanten Vorteil gegenüber Zweikomponenten-(Latex und Säurebildner) und unterschiedlichen Dreikomponenten-(Latex, Trübungspunkttensid und Treibmittel)Zusammensetzungen des Standes der Technik zur Verfügung. Zum Beispiel weist die erfindungsgemäße Zusammensetzung eine Haltbarkeit auf, die in Wochen (zumindest 2 Wochen Stabilität und Nicht-Koagulation nach anfänglichem Vermischen) anstelle von Stunden bei einer Temperatur von bis zu 38°C (100°F) gemessen wird. Die Koagulation tritt nur nach Einwirkung einer Wärmequelle mit ausreichender Temperatur auf, um solche Reaktivität herbeizuführen (wie Temperaturen, die höher als etwa 80°C oder 176°F sind).

Zusätzlich erleichtert die Verwendung von Aufschäumen zum Auftragen der erfindungsgemäßen Latexbeschichtung die Herstellung durch die Fähigkeit, die aufgetragene Beschichtungsmenge, die Penetrationstiefe der Beschichtung in den Stoff, und die Geschwindigkeit und Gleichmäßigkeit des Koagulationsprozesses effektiver zu kontrollieren. Die Lehren des Standes der Technik erlauben solch eine umfassende und zuträgliche Fähigkeit zum Manipulieren der Penetrationsmenge und des Ortes der Beschichtung, während die Koagulationsreaktion kontrolliert wird, nicht. Insbesondere stellt das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Zusammensetzung einen hohen Grad an die Gleichmäßigkeit des Koagulierungsmittels innerhalb einzelner Kompositsubstrate zur Verfügung, und erlaubt auch eine gleichmäßige Erscheinung und gleichmäßiges Verhalten von vielen verschiedenen Kompositen bei der Herstellung in großem Maßstab.

Darüber hinaus ist eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Zusammensetzung erhältliche Verbesserung die Verwendung eines ausschließlich wässrigen Systems gegenüber einem System, das auf organischen Lösungsmitteln basiert. Das Vermeiden von organischen Materialien führt zu geringerer Flüchtigkeit, Geruch, Brennbarkeit und Giftigkeit, und es führt auch zu einer Erhöhung der Wärmebeständigkeit des Endproduktes. Die Fähigkeit, die erfindungsgemäße wässrige Zusammensetzung zusammen mit anderen kompatiblen wässrigen Chemikaliensystemen, die in anderen Bereichen der Textilherstellung verwendet werden, zu verwenden, führt zu einem besonderen Nutzen. Solche Anwendbarkeit und Kompatibilität mit anderen Textilherstellungsprozeduren und -materialien ist z.B. bei der Verringerung der Möglichkeiten von giftigen Emission während der Textilbehandlung sehr wichtig.

Letztlich, und vielleicht am wichtigsten, verleiht das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Zusammensetzung Stoffen eine weiche, feinstrukturierte, koagulierte, lederähnliche Oberfläche (finish), die lederähnlichen Oberflächen (finishes), die mit Systemen auf Basis eines organischen Lösungsmittels (wie diejenigen, die in dem oben angegebenen US-Patent Nr. 4,886,702 beschrieben sind) vergleichbar ist oder sogar besser als diese ist. Somit stellen das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Zusammensetzung ein Mittel zur Herstellung eines Stoff-Elastomerkomposits auf sehr sichere Weise zur Verfügung, das die gewünschte Geschmeidigkeit und Erscheinung aufweist und das, wenn transfer- oder folienbeschichtet, in wirksamer Weise einen Echtlederartikel vortäuscht.

Der Ausdruck "Stoff-Elastomerkomposit" bezieht sich auf einen Artikel, der einen textilen Stoff umfasst, der auf zumindest einer Seite mit einer Elastomerzusammensetzung beschichtet worden ist. Wie bereits oben angegeben, umfasst die erfindungsgemäße Elastomerzusammensetzung vier Materialien: ein Polyurethanlatex auf Wasserbasis, eine säurebildende Chemikalie, ein Trübungspunkttensid, ein schaumstabilisierendes Tensid. Wenn ausreichend Gas eingearbeitet ist, stellt sie eine geschäumte Elastomerzusammensetzung her.

Ein anionisch stabiliserter Polymerlatex ist eine Emulsion oder Dispersion, die aus einem Polymer, einem anionischen Tensid und Wasser gebildet wird. Polyurethan-, Acryl- oder Polyurethan-Acryl-Latex ist bevorzugt, jedoch kann irgendein anionisch stabilisierter Polymerlatex auf Wasserbasis verwendet werden. Die bevorzugten Latizes sind diejenigen, die zumindest einen Feststoffgehalt von 30% aufweisen, wobei ein Feststoffgehalt von mehr als 50% stärker bevorzugt ist. Ein bevorzugtes Beispiel eines anionisch stabilisierten Polyurethanlatex ist EX-62-655 (40% Feststoffe), erhältlich von Stahl. Ein geeigneter anionisch stabilisierter Polyurethan-Acryl-Latex ist Paranol T-6330 (50% Feststoffe), erhältlich von Parachem. Beispiele geeigneter anionischer Tenside zur Verwendung in der Polymerdispersion beinhalten, sind jedoch nicht beschränkt auf, Polyacrylsäure-Copolymere, Natriumlaurylsulfat, Aryl- und Alkylbenzolsulfonat, wie, jedoch nicht beschränkt auf, das geschützte Rhodacal DS-10 (von Rhodia). Zusätzlich zu dem anionischen Tensid und Wasser kann auch ein nicht-ionisches Tensid in der Polymerdispersion enthalten sein. Beispiele eines nicht-ionischen Tensids beinhalten Polyvinylalkohol und ethoxylierte Tenside, wie Pluronic F-68 (von BASF). Auch ist in der Technik die Einarbeitung von Carboxyl- oder Sulfatgruppen in das Grundgerüst des Polymers bekannt, um das Stabilisieren des Latex zu unterstützen. Das Kriterium des auf-Wasser-Basierens ist in dieser Erfindung von äußerster Wichtigkeit, hauptsächlich um sicherzustellen, dass keine potentiell umweltschädlichen organischen Lösungsmittel innerhalb der Elastomerzusammensetzung vorhanden sind.

Der Ausdruck "säurebildende Verbindung" bezeichnet eine Chemikalie, die bei Raumtemperatur keine Säure ist, die jedoch bei Einwirkung einer Wärmequelle eine Säure produziert. Beispiele beinhalten, sind jedoch nicht beschränkt auf, Ammoniumsäuresalze wie Ammoniumsulfat, Ammoniumphosphat und organische Säureester. Eine besonders geeignete Klasse von Verbindungen, die sowohl diese Beschreibung erfüllen und die überlegene Ergebnisse mit geringem oder keinem schädlichen Umwelteinfluss zur Verfügung stellen, sind organische Säureester. Einige spezifische Typen dieser Verbindungen beinhalten Ethylenglykoldiacetat, Ethylenglykolformiat, Diethylenglykolformiat, Triethylcitrat, Monostearylcitrat, ein geschützter organischer Säureester, der unter dem Handelsnamen Hipochem AG-45 von High Point Chemical Corporation erhältlich ist, und dergleichen. Die am stärksten bevorzugte Verbindung ist Ethylenglykoldiacetat, erhältlich von Applied Textile Technologies unter dem Handelsnamen APTEXTM Donor H-plus.

Der Ausdruck "Trübungspunkttensid" soll alle Tenside umfassen, die beim Einwirken höherer Temperaturen weniger wasserlöslich werden. Diese Art Tensid bindet leicht mit dem Polymerlatex beim Gelieren und erleichtert die gleichmäßige Koagulation des Latex über das gesamte kontaktierte Textilsubstrat. Spezifische Tenside, die solche Erfordernisse erfüllen, beinhalten Poly(ethylen)oxide, Poly(ethylen/propylen)oxide, Polythioether, Polyacetale, Polyvinylaklylether, Organopolysiloxane, polyalkoxylierte Amine oder irgendwelche Derivate dieser angegebenen Verbindungen, wobei die Bevorzugten polyalkoxylierten Amine sind, die von Clariant unter dem Handelsnamen Cartafix UTM erhältlich sind.

Der Ausdruck "schaumstabilisierendes Tensid" umfasst alle Tenside, die die Fähigkeit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verbessern, Luft mitzureißen und einzubehalten. Konkrete Beispiele beinhalten, sind jedoch nicht beschränkt auf, Alkylbenzolsulfate und -sulfonate (Rexoprenserie von Emkay Chemical), wie Natriumlaurylsulfat (auch unter dem Namen Stephanol AM von Stepan Corporation erhältlich), Natriumdioctylsulfosuccinat, Dodecylbenzolsulfonat, Alkylaminoxide (Unifroth-Serien von Unichem Corp.), Alkylphosphate (Synfac-Serien von Milliken Chemical), Ammoniumstearat (Henkel), wasserlösliche Cellulosederivate (Hercules Inc.) und Alkasurf DAP-9 (Rhodia). In der Abwesenheit eines schaumstabilisierenden Tensids könnte Gas in die Elastomerzusammensetzung eingeführt werden, jedoch würde das Gas nicht eingearbeitet oder einbehalten werden.

Die innerhalb der erfindungsgemäßen Elastomerzusammensetzung benötigten Anteile beziehen sich auf die Gewichtsverhältnisse zwischen dem Latex und jeder der verbleibenden Bestandteile. Zum Beispiel sollten die Verhältnisse zwischen dem Latex und jeder der anderen Bestandteile (d.h., der säurebildenden Verbindung, des Trübungspunkttensids und des schaumstabilisierenden Tensids) im Bereich von 5:1 bis 200:1 sein, wobei bevorzugte Bereiche von etwa 10:1 bis etwa 50:1 sind. Die nachstehend gezeigten Beispiele veranschaulichen die Verwendung solcher Bereiche der Gewichtsverhältnisse weiter.

Das mit der Schaumproduktion assoziierte Gas wird aus der Gruppe ausgewählt, die aus Atmosphärenluft, Mischungen von Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff und dergleichen besteht. Atmosphärenluft ist als kostengünstige und leicht verfügbare Quelle bevorzugt. Das Gas wird bei einem Druck im Bereich von 6,89 bis 689 kPa (gauge) (1 bis 100 psi (gauge)) eingearbeitet, wobei ein bevorzugter Bereich von 172 bis 344 kPa (25 bis 50 psig) ist. Das akzeptable Gewichtsverhältnis von Luft zum Latex innerhalb der Zusammensetzung ist im Bereich von 0,1:1 bis 50:1, wobei ein bevorzugter Bereich von 3:1 bis 8:1 ist.

Die Luft oder das andere Gas wird in den Schaum durch mechanisches Rühren/Schlagen (agitation) eingearbeitet. Der Prozess zum Einarbeiten des Gases, im allgemeinen als Schäumen bezeichnet, kann durch irgendeine akzeptable Prozedur durchgeführt werden. Beispiele, die nicht als Beschränkungen gedacht sind, beinhalten das Schlagen mit einem Hobart-Mischer oder einem mechanischen Schäumer von Gaston Systems. Die geschäumte Elastomerzusammensetzung kann dann durch Gitterstreichen (screen coating), Messerstreichen, parabolischem Schaumstreichen und dergleichen aufgetragen werden, wobei keine Beschränkung beabsichtigt ist.

Es wurde gefunden, dass die Einarbeitung von Luft in (oder das Aufschäumen von) die (der) erfindungsgemäße(n) Zusammensetzung mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Auftragungsverfahren aufweist. Zunächst ist die auf das Textilsubstrat aufgetragene Menge des Elastomers geringer als die Menge, die in einer Eintauchauftragung verwendet werden würde, was somit zu einer Kostenersparnis bei der Herstellung führt. Zweitens weisen die Substrate, die infolge der Koagulation hergestellt werden, ästhetische Eigenschaften auf, die Leder stärker ähneln, weil die eingearbeitete Luft die Dichte der erfindungsgemäßen Zusammensetzung reduziert. Zusätzlich erhöht die in den Schaum eingearbeitete Luft das Volumen der Beschichtung, was die Auftragung verbessert und eine verbesserte Oberfläche für die Transferbeschichtung bildet. Letztlich hat der Hersteller größere Kontrolle über die Auftragung des Elastomers. Als Ergebnis muss die Schaummischung nicht auf beide Seiten des Stoffes aufgetragen werden, wie es bei einer Eintauchauftragung sein würde. Weiterhin kann der Penetrationsgrad des Schaums in das Textilsubstrat auch kontrolliert werden.

Anschließend wird der mit Elastomer beschichtete Textilstoff erwärmt. Dieser Erwärmungsschritt bildet eine Säure und geliert das Trübungspunkttensid, welches dann den erfindungsgemäßen Latex über das gesamte Substrat gleichmäßig koaguliert. Die zum Starten der Reaktion benötigte Temperatur hängt von der verwendeten speziellen säurebildenden Verbindung ab. Jedoch sollte die erforderliche Temperatur zumindest 80°C betragen, wobei eine hohe Temperatur etwa 130°C beträgt.

Der Siedepunkt von Wasser ist die bevorzugte Temperatur, insbesondere wenn eine Dampfauftragung (und am stärksten bevorzugt eine gesättigte Dampfauftragung bei 100°C bis 110°C) verwendet wird. Solche Bedingungen sind bevorzugt, weil feuchte Wärme (Dampf) die effektivste Einwirkung für die Elastomerzusammensetzung zur Verfügung stellt. Die Gegenwart von Feuchtigkeit erlaubt einen größeren Grad der Kontrolle über die Reaktion, da die Zugabe von trockener Wärme im allgemeinen den wässrigen Teil des erfindungsgemäßen Latex verdampft, was die ungewünschte Bildung eines kontinuierlichen Polymerfilms fördert. Der Latex muss feucht bleiben, um eine geeignete und gleichmäßige Koagulation sicherzustellen. Daher muss die Elastomerzusammensetzung während der gesamten Reaktion vorzugsweise Wasser enthalten. Eine Einwirkzeit von etwa 1 Minute bis etwa 10 Minuten in einer Dampfauftragung kann verwendet werden. Die bevorzugte Einwirkzeit beträgt etwa 2 Minuten bei einer Dampfauftragung. Die Verwendung eines Dampf-Erwärmungsschrittes stellt wiederum einen bestimmten Vorteil gegenüber dem Stand der Technik dar, indem streng die Reaktionsbedingungen eines wässrigen Lösungsmittels beibehalten werden.

Alternativ kann der beschichtete Stoff auch einer raschen Erwärmung durch eine Mikrowelle oder eine Wärmequelle mit Radiofrequenz ausgesetzt werden, die nicht zu einem bemerkenswerten Feuchtigkeitsverlust der Gesamt-Elastomerzusammensetzung führt. Bei einer Mikrowellenanwendung kann eine Einwirkzeit von etwa 1 Sekunde bis etwa 1 Minute verwendet werden.

Darüber hinaus ist eine andere Alternative, den beschichteten Stoff einer Erwärmung durch eine Konvektionswärmequelle auszusetzen. Vorzugsweise sollte die Temperatur langsam erhöht werden, um es der Beschichtung zu erlauben, vor dem Trocknen zu koagulieren und das Reißen der Beschichtung zu vermeiden. Es kann eine Einwirkzeit von etwa 10 Sekunden bis etwa 10 Minuten in einem Konvektionsofen verwendet werden.

Nach dem ersten Erwärmungsschritt wird das Komposit getrocknet, vorzugsweise durch starke Konvektion, Erwärmen bei niedriger Temperatur (vorzugsweise, jedoch nicht beschränkt auf, weniger als 130°C) oder durch Mikrowellen- oder Radiofrequenz-Erwärmen, um die Bildung eines kontinuierlichen Films auf der Stoffoberfläche zu vermeiden. Der zweite Erwärmungsschritt ist so eingerichtet, dass das Komposit getrocknet wird, ohne die Koagulation der Elastomerzusammensetzung zu zerstören.

Der Textilstoff, der innerhalb des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird, kann irgendeine synthetische oder natürliche Faser oder eine Mischung solcher Fasern umfassen. Lediglich als Beispiele, und nicht als Beschränkungen beabsichtigt, kann der Textilstoff aus Fasern von Polyester, Nylon (–6 oder –6,6), Baumwolle, Polyester/Baumwolle-Mischungen, Wolle, Ramie, Spandex und dergleichen aufgebaut sein. Der Stoff kann eine geknüpfte/maschenartige (knit), gewebte oder vliesartige (non-woven) Konstruktion haben. Das bevorzugte geknüpfte/maschenartige Substrat ist aus Polyester- und am stärksten bevorzugt aus Polyethylenterephthalatgarn hergestellt. Das bevorzugte gewebte Substrat besteht aus Baumwolle.

Der Textilstoff kann mit Farbstoffen, Färbemitteln, Pigmenten, UV-Absorbern, Weichmachern, Schmutzredispositionsmitteln (soil redisposition agents), Schmiermitteln, Antioxidanzien, Flammhemmern, Rheologiemitteln und dergleichen entweder vor dem Aufschäumen oder danach behandelt werden, jedoch besteht eine Präferenz für solche Zugaben vor dem Aufschäumen. Innerhalb der Elastomerzusammensetzung können irgendwelche der oben angeführten Textiladditive, sowie Schmiermittel und Vernetzungsmittel, eingearbeitet werden. Ein besonders wünschenswertes Mittel ist ein weichmachendes/schmutzredispositionierendes/schmierendes Additiv Lubril QCXTM, erhältlich von Rhône-Poulenc. Wünschenswerte Pigmente beinhalten PP14-912 und PP14-905, erhältlich von Stahl.

Es wird angenommen, dass Sanden oder Aufrauhen (napping) des Stoffes vor der Auftragung der Elastomerzusammensetzung den Griff (hand) des Stoff-Elastomerkomposits verbessern wird und die Adhäsion zwischen dem Stoff und der Zusammensetzung verbessern wird. Es wurde gefunden, dass der Sandungs- oder Aufrauhprozess in dem Stoff-Elastomerkomposit auf der effektiven Rückseite des Komposits ein velourähnliches Anfühlen vermittelt. Es wird angenommen, dass Sanden für geknüpfte Stoffe bevorzugt ist, und dass Aufrauhen für gewebte Stoffe bevorzugt ist.

Zusätzlich kann es unter bestimmten Umständen gewünscht sein, den vollendeten Stoff einem Kalandrierprozess zu unterwerfen. Das Kalandrieren verbessert die Adhäsionseigenschaften des Endproduktes (d.h., das Stoff-Elastomerkomposit, das auch transferbeschichtet worden ist). Zusätzlich stellt der Kalandrierprozess ein Anfühlen ähnlich zu dem von Velour auf der effektiven Rückseite des transferbeschichteten Stoff-Elastomerkomposits bereit. Das Kalandrieren kann durch irgendeine Ausrüstung erreicht werden, die für solch einen Zweck entworfen ist, welche umfasst, jedoch nicht beschränkt ist auf, einen Briem-Kalander mit einer Heizzylinderbreite von etwa 20 inch. Weil die Einstellungen für Temperaturen, Drücke und Geschwindigkeiten alle miteinander in Bezug stehen, könnte ein Bereich von geeigneten Einstellungen verwendet werden, um den gewünschten Effekt zu erreichen. Zum Beispiel beinhaltet eine solche bevorzugte Einstellung eine Temperatur von 65,6°C (150°F), einen Druck von 3,923 MPa (40 kg/cm2) und eine Geschwindigkeit von 1,83 m/min (2 yards/Minute).

Nach dem Kalandrieren wird das Stoff-Elastomerkomposit entweder einer Transfer- oder Folienbeschichtung unterworfen, um eine Dreischicht-Kompositstruktur zu bilden, die Echtleder in sowohl der Erscheinung als auch den Tasteigenschaften ähnelt. In beidem von Transfer- und Folienbeschichtung wird die zusätzliche Beschichtung in Kontakt mit der Elastomerbeschichtung aufgetragen. Die technische Seite des Stoffes wird zu der effektiven Rückseite des Dreischichtkomposits. Der Transferbeschichtungsprozess beinhaltet die Auftragung einer Mehrzahl von individuellen Schichten von Polyurethan (typischerweise zumindest 2, jedoch bis zu 5 oder mehr) auf einen Papierträger (paper backing). Die Beschichtungen werden dann an das Stoff-Elastomerkomposit angehaftet, und der Papierträger wird entfernt, was in einem dreischichtigen lederähnlichen Produkt resultiert. Der Folienbeschichtungsprozess beinhaltet das Anhaften eines lagenartigen Foliensubstrats an das Stoff-Elastomerkomposit, typischerweise unter Verwendung von Klebstoffen und Wärme, um die Folie an das Komposit zu laminieren. Der Ausdruck "Folie" wird verwendet, um irgendein dünnes, flexibles, lagenartiges Substrat zu bezeichnen, was ein metallisches Substrat, eine Kunststoff- oder Polymerfolie oder ein filzartiges oder geflocktes Textilsubstrat umfasst.

Das erfindungsgemäße Komposit kann als Polsterstoff für Möbel oder in Automobilen; innerhalb von Kleidungsstücken oder Kleidung; oder für irgendeinen anderen Zweck, für den ein textiler Lederersatz wünschenswert ist, eingesetzt werden.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Zusammensetzung sind in den folgenden Beispielen ausgeführt.

Beispiel 1

Eine Mischung von 100 g EX-62-655 (Stahl), 10 g APTEXTM Donor H-Plus (Applied Textile Technologies), 10 g Cartafix UTM (Clariant), 0,5 g Alkasurf DAP-9 (Rohida), 4 g Unifroth 0529 (Unichem, Inc.) und 15 g Lubril QCXTM (Rhône-Poulenc) wurden vermischt. Der Latex wurde in einem Hobart-Mischer auf "hoch" für 3 Minuten geschlagen. Eine zweite Mischung wurde wie vorstehend hergestellt, jedoch wurden 3,8 g Stephanol AM und 3,9 g 33%iges Ammoniumstearat (Henkel) als Ersatz für das Unifroth 0529 verwendet. Der Latex wurde wiederum in einem Hobart-Mischer auf "hoch" für 3 Minuten geschlagen. Tabelle 1 zeigt, dass die Dichten der zwei resultierenden Schäume nahezu äquivalent waren.

Beispiel 2

Ein 9 Unzen/yard2 Trikot-geknüpfter Polyesterstoff (9 ounce/square yard tricot knit polyester fabric) mit 85% 100/100-texturiertem Filamentgarn als Oberflächengarn und 15% 20/1 Monofilament als Grundgarn wurde als Textilsubstrat verwendet. Der Stoff wurde gefärbt, gebürstet, getrocknet und auf beiden Seiten gesandet. Eine Mischung von 100 g EX-62-655 (Stahl), 1,5 g (APTEXTM Donor H-Plus (Applied Textile Technologies), 1,5 g Hipochem AG-45 (High Point Chemicals), 3 g Cartafix UTM (Clariant), 0,5 g Alkasurf DAP-9 (Rhodia), 3,89 g 33%iges Ammoniumstearat (Henkel), 3,81 g Stephanol AM (Stepan), 15 g Lubril QCXTM (Rhône Poulenc) und 0,2 g PP14-905-Pigment (Stahl) wurden vermischt. Der Latex wurde in einem Hobart-Mischer auf "hoch" für 3 Minuten geschlagen. Der Stoff wurde mit Wasser angefeuchtet und bei 275,4 kPa (40 psi) zwischen Walzen ausgequetscht (nipped). Der Latexschaum, in den Luft eingearbeitet war, wurde auf den Stoff verteilt und mit einem Abstand von 0,203 cm (80 mil) messerbeschichtet. Der Stoff wurde in einem Konvektionsofen bei 121°C (250°F) für 8 Minuten platziert, wobei die Beschichtung koagulierte und trocknete. Das sich ergebende Textilkomposit fühlte sich wie Leder an und produzierte herausragendes Kunstleder, wenn es transferbeschichtet wurde.

Beispiel 3

Ein 288,4 g/m2 (8,5 Unzen/yard2) gewebter Baumwollstoff mit 22,4 ends/cm (57 ends/inch) und 26,8 ends/cm (68 picks/inch) wurde als Textilsubstrat verwendet. Der Stoff wurde auf der Satinseite dicht angerauht (napped) und auf der Rückseite kratzangerauht (scratch-napped). Eine Mischung von 69,2 g Paranol T-6330 (Parachem), 6,9 g APTEXTM Donor H-Plus (Applied Textile Technologies), 6,9 g Cartafix UTM (Clariant), 0,3 g Alkasurf DAP-9 (Rhodia), 2,8 g 33%iges Ammoniumstearat (Henkel), 2,2 g Stephanol AM (Stepan), 10,4 g Lubril QCXTM (Rhône Poulenc) und 0,2 g PP14-912-Pigment (Stahl) wurden zusammengemischt. Der Latex wurde mit einem mechanischen Schäumer (Gaston Systems) unter Verwendung eines Luft-zu-Latex-Verhältnisses von 5:1 geschäumt. Der geschäumte Latex wurde auf den Stoff mit einer Mascoe-Messerstreichmaschine messerbeschichtet und in einem Spannrahmenofen bei 107°C (225°F) für 1,0 Minute und bei 121°C (250°F) für 0,7 Minuten getrocknet. Das sich ergebende Textilkomposit fühlte sich wie Leder an und produzierte herausragendes Kunstleder, wenn es transferbeschichtet wurde.


Anspruch[de]
Elastomerzusammensetzung: umfassend:

(i) einen auf Wasser basierenden, anionisch stabilisierten Polymerlatex, der eine Dispersion oder Emulsion ist, die aus einem Polymer, einem anionischen Tensid und Wasser gebildet wird;

(ii) eine säurebildende Chemikalie;

(iii) wenigstens ein Trübungspunkttensid; und

(iv) wenigstens ein schaumstabilisierendes Tensid.
Zusammensetzung gemäss Anspruch 1, worin (ii) Ethylenglykoldiacetat ist. Zusammensetzung gemäss Anspruch 1 oder 2, worin

das Gewichtsverhältnis von (i) zu (ii) 5–200:1 beträgt;

das Gewichtsverhältnis von (i) zu (iii) 5–200:1 beträgt; und

das Gewichtsverhältnis von (i) zu (iv) 5–200:1 beträgt.
Zusammensetzung gemäss Anspruch 3, worin

das Gewichtsverhältnis von (i) zu (ii) 10–50:1 beträgt;

das Gewichtsverhältnis von (i) zu (iii) 10–50:1 beträgt; und

das Gewichtsverhältnis von (i) zu (iv) 10–50:1 beträgt.
Zusammensetzung gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, worin die säurebildende Chemikalie wenigstens ein organischer Ester ist. Zusammensetzung gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, die eine geschäumte Elastomerzusammensetzung ist, die weiterhin ausreichend Gas umfasst, das hierin eingearbeitet ist, um hierdurch eine geschäumte Elastomerzusammensetzung herzustellen. Verfahren zur Herstellung eines Stoff-Elastomerkomposits, das die aufeinanderfolgenden Schritte von:

(a) Vorsehen eines textilen Stoffes;

(b) Vorsehen einer geschäumten Elastomerzusammensetzung, wie sie in Anspruch 6 definiert ist, oder Vorsehen einer Elastomerzusammensetzung, wie sie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5 definiert ist, und Einarbeiten von ausreichend Gas in die Elastomerzusammensetzung, um eine geschäumte Elastomerzusammensetzung herzustellen;

(c) Auftragen der geschäumten Elastomerzusammensetzung auf den textilen Stoff;

(d) Erwärmen des Stoffes auf eine Anfangstemperatur, um eine gleichmässige Verteilung der Elastomerzusammensetzung herbeizuführen und dessen Koagulation über dem textilen Stoff zu verursachen; und

(e) Erwärmen des textilen Stoffes auf eine zweite Temperatur, die höher als die Anfangstemperatur ist, um das koagulierte Elastomer über dem textilen Stoff zu trocknen, jedoch nicht zu zerstören,

umfasst.
Verfahren gemäss Anspruch 7, worin der textile Stoff Fasern umfasst, die unter natürlichen Fasern, synthetischen Fasern und deren Mischungen ausgewählt werden. Verfahren gemäss Anspruch 8, worin der textile Stoff Fasern umfasst, die unter Polyester, Nylon, Baumwolle, Polyester/Baumwolle-Mischungen, Wolle, Ramie, Elasthan und deren Mischungen ausgewählt werden. Verfahren gemäss Anspruch 9, worin der textile Stoff Polyesterfasern umfasst. Verfahren gemäss Anspruch 10, worin der textile Stoff einen Maschen- oder Vliesaufbau hat. Verfahren gemäss Anspruch 9, worin der textile Stoff Baumwollfasern umfasst. Verfahren gemäss Anspruch 12, worin der textile Stoff einen gewebten Aufbau hat. Verfahren gemäss irgendeinem der Ansprüche 7 bis 13, worin Schritt (d) bei einer Temperatur von 80 bis 130°C durchgeführt wird. Verfahren gemäss Anspruch 14, worin Schritt (d) unter gesättigten Dampfbedingungen bei einer Temperatur von 100 bis 110°C durchgeführt wird. Verfahren gemäss Anspruch 14 oder 15, worin Schritt (d) für etwa 2 Minuten durchgeführt wird. Stoff-Elastomerkomposit, das durch das Verfahren gemäss irgendeinem der Ansprüche 7 bis 16 erhältlich ist und das einen textilen Stoff umfasst, der mit einer Elastomerzusammensetzung beschichtet worden ist. Stoff-Elastomerkomposit gemäss Anspruch 17, worin das Komposit auf nur einer Seite beschichtet ist.






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