CN110431266A - 用于改善耐磨性的含水组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于纺织品表面，薄纸，非卷曲织物，针织织物，纤维，无纺织物和纬编织物上的配方，它具有改善的耐磨性。本发明还涉及该配方的用途，包括纺织品，非织造织物和皮革制品。

Description

用于改善耐磨性的含水组合物
本发明描述了一种基于蜡和聚合物分散体的含水配方，其应用于纺织织物，机织织物，稀松布，针织织物，纤维，非编织物和纬编织物以及皮革，以保护材料，减少在应力下的质量损失，从而提高抗磨损性或耐磨性。
如今，纺织品在许多应用领域都有很高的要求。其中一项要求涉及耐磨性和抗磨损性。例如，在汽车领域，特别是在与乘客接触的区域，对内饰用纺织品的耐磨性要求非常高。在中上层和上层等级的车辆中，采用具有相当复杂生产的纺织品，例如塔夫绸，以满足适用的标准。在较低的价格段中，经常使用dilour非织造织物。这些dilour非织造织物是以经典方式生产的针刺非织造布，并且在随后的步骤中，它们在Dilo公司(69405埃贝巴赫/德国)的所谓dilour装置上进一步固化。因此，术语dilourization也用于描述机械绒头纤维形成作为针刺的后续过程，目的是增加非织造物的价值。针刺非织造织物通常是由粘合纤维非织造织物组成的单层或多层织物片。在非织造生产中，主要使用合成纤维聚酯，聚酰胺和聚丙烯，并在一定程度上添加纤维素或动物毛发。针刺非织造织物用针刺机生产，针刺机通过针将纤维耐磨层和纤维垫层粘合在一起。此后，针刺非织造物通过机械地，化学地或热地粘合。由于含有纤维混合物，针刺非织造布非常耐用并且对污垢不敏感。耐磨层的质量由针刺密度/m2决定。每平方米在1到4百万之间，越接近越好。
注：在某些情况下，随机和描绘有图案的丝绒(velour)也称为dilour。
然而，由于它们的设计，对于要求苛刻的应用的耐磨性，然而，特别是在汽车领域中，技术交付条件所要求的耐磨性，不能用这种非织造织物来实现。。为了测定耐磨性，根据DIN EN ISO 5470的所谓泰伯尔测试通常用作汽车领域的测试方法。因此，在许多与汽车相关主题的出版物中也提到了这种测试。举例来说，可以提及以下出版物：I.Jerkovic，J.Pallares和X.Papdevilla在纺织研究杂志Vol.1中的“汽车座椅内饰的耐磨性研究”。第10卷，第1期，2010年3月，第14-20页)和F.Goksel等人的“汽车座椅织物的耐磨性研究”。在亚琛-德累斯顿国际纺织会议论文集(2008年)，第2卷，GOKS/1-GOKS/6出版社：德国亚琛RWTH Aachen e.V.的DWI。
在文献中，已知通过改变纺织品结构来改善耐磨性的方法。因此，DE 10 2006 058257 A1描述了复合部件，以及用于生产复合部件的方法，特别是用于汽车工业。WO 03/032701 A1描述了一种由多根单纱制成的特殊纱线结构。与根据纺织工业中的标准方法随后应用含水配配方相比，两篇文献都描述了相当昂贵且非常高价的解决方案。
DE 10 2012 216 871 A1描述了一种用于具有改善的耐磨性的地毯纱线的材料，其用于簇绒地毯形式的车辆中。该出版物描述了含有PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)和PTT(聚对苯二甲酸丙二醇酯)的纱线的具体的材料混合物，由此可以改善耐磨性。在EP 0 784107 A2中使用了类似的方法。在本说明书中，聚酰胺，聚酯或丙烯的熔纺单丝被描述为具有改善的耐磨性的成纤聚合物。这两份文件都描述了非常复杂和高价的解决方案，并没有解决后续涂层或精加工的可能性。
DE 10 2007 019 179 A1遵循施加耐磨层以改善耐磨性的方法。然而，该文献仅描述了在硬表面上的用途，例如家具，地板和陶瓷，并且不能转移到纺织品上，因为基材的纺织性质完全由相应的应用损失。
在DE 103 41 587 A1中描述了类似的方法。该出版物中的耐磨性的提高是通过印刷法施加三维图案而获得的。然而，通过应用这种尺寸图案，纺织品特性在大多数情况下也会失去。此外，该方法完全不适用于某些类型的纺织品，例如dilour非织造织物。
在Josh Staas的出版物(互联网查询，2017年2月8日，http：//www.pmahome.org/files/1713/9830/9223/343_Improving_Abrasion_Resistance.pdf)中，两种聚氨酯，一种TDI酯和一种TDI醚作为纯物质被根据泰伯尔单独和与各种化学产品类别的组合检查耐磨性。然而，该公开中描述的耐磨性仅涉及纯的或含添加剂的聚氨酯本身，而不是纺织材料受应力下的质量损失的降低。因此，该出版物中的实验提供了严重的，有时甚至是相互矛盾的结果，因此不适用于纺织品。因此，诸如纯聚氨酯，粗粒度，高熔点聚乙烯，油性硅氧烷或碳化钛及其组合的物质在纺织品的磨损性能方面没有或仅有微小的改善。另外，所提及的化合物不是含水形式，因此不能通过纺织工业中常用的方法施用，例如浸轧，喷涂应用或泡沫糊应用。
蜡和硅油乳液的组合以改善纱线的摩擦和滑动性能是本领域技术人员从WO 03/078726 A1和其中引用的文献中得知的。
然而，通过这样的组合，也可以在织物比如非织造织物dilour上实现，对材料没有明显的保护作用。
然而，通过这种组合，在诸如dilour非织造织物的织物上不能实现对材料的显著保护。
因此，本发明的目的是提供一种产品，其显著改善纺织品的耐磨性，尤其是在汽车领域中使用的所有dilour非织造织物。此外，产品应该是含水形式，并且应该适用于纺织工业中常规的方法，例如浸轧，喷涂应用或泡沫糊应用。此外，该产品不应对基材的其他技术性能产生负面影响，如颜色，老化，污垢和手感。还要求必须提供必要的临时表面保护功能，这对于运输过程中的保护以及完成制造过程是强制性的，不会对其产生不利影响。
上述目的通过一种用于改善纺织材料耐磨性的配方来实现，该配方包括以下组分：
a)10至90重量％的含蜡水分散体，
b)90至10重量％的聚合物水分散体，
其中分散体的水含量分别为20-95％，蜡的熔点<120℃。
令人惊奇的是，已发现含蜡水分散体，其中大部分蜡组分的熔点<120℃，与聚合物水分散体的组合显示出比与它们单独组分观察到的耐磨性显著改善。
到目前为止，使用整理剂或涂布剂解决纺织品，特别是dilour非织造织物的低耐磨性问题的所有先前尝试都没有提供令人满意的结果。因此，对于未经处理的dilour非织造织物，汽车制造商的要求，即使是高质量的纤维混合物，目前也无法满足。因此，为了能够按照规格交付dilour非织造织物，绝对必须进行精加工。
通过用含蜡水分散体与含水聚合物分散体组合的本发明混合物精加工，如今可以改善耐磨性，从而达到以前只能用更昂贵的材料所达到的水平(塔夫绸面料)。使用根据本发明的配方，由此可以在纺织工业中通过标准方法随后施用的dilour非织造织物也可以用于高品质的汽车领域，例如“中上等级”。
蜡分散体由基于天然，半合成，合成蜡的蜡组成。天然蜡可以区分为矿物蜡，植物蜡和动物蜡，所有这些都可以根据本发明使用。植物蜡包括例如巴西棕榈蜡或日本蜡，矿物蜡包括例如地蜡或褐煤蜡(原料褐煤蜡，酸蜡，酯蜡，部分皂化酯蜡，含乳化剂的酯蜡，完全皂化的褐煤蜡)。可以提及蜂蜡，羊毛脂作为动物蜡的实例。合成蜡是基于聚亚烷基(聚乙烯，聚丙烯，聚烯烃蜡)，硅氧烷蜡，多元醇醚酯，费-托蜡，氧化聚乙烯和高密度聚乙烯蜡，链烷烃，酰胺蜡如亚乙基双(硬脂酰二胺)的那些。半合成蜡是来自天然来源的化学改性蜡，例如氢化荷荷巴油和沙索蜡。
聚合物分散体包括作为单一组分或混合物的聚合物和/或共聚物，选自聚丙烯酸酯，聚氨酯，聚丁二烯，聚苯乙烯，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚酯和硅氧烷聚合物。
根据现有技术和本领域技术人员已知的方法，由上述蜡和聚合物制备水含量为20-95重量％的水分散体。有利的是提供具有尽可能低的水含量的根据本发明的配方，以便节省运输成本并且尽可能少地消耗能源用于干燥。此外，与溶剂型体系相比，水基体系具有VOC值非常低的优点，并且具有更高的生态可持续性。VOC是挥发性有机化合物的缩写，并且是有机的，即含碳的物质的统称，其是非常易挥发的并且已经在低温(例如室温)下作为气体存在。
基于蜡和聚合物分散体的混合物的本发明含水配方在纺织技术方法，强制施用，特别是涂布，浸轧精加工，喷涂方法，泡沫糊应用，单丝应用和/或染色，也可通过萃取法。在合适的方法中，例如浸轧，泡沫或糊料涂敷和喷涂方法，背面胶乳应用可以在同一步骤中实现以用于材料的更强的增强。
所有织物片材，织物，稀松布，针织织物，纤维，非织造织物和纬编织物以及皮革可以用本发明的配方作为基质处理，以改善其抗磨损性和耐磨性。
实施例
采用原料
Beiphob zeroF＝基于蜡/硅蜡的蜡分散体，熔点为65-68℃和30-32℃，得自CHTR.拜特利希有限公司，图宾根市，德国。
Polyavin PEN＝基于熔点为135-137℃的高密度聚乙烯的聚乙烯分散体，得自CHTR.拜特利希有限公司，图宾根市，德国。
中间产物NLDPE＝基于聚乙烯的聚乙烯分散体，熔点为104-108℃和90-92℃，得自CHT R.拜特利希有限公司，图宾根市，德国。
Tubicoat底漆LE＝阳离子疏水聚氨酯分散体，得到非常柔软的薄膜，得自CHT R.拜特利希有限公司，图宾根市，德国。
Arristan CPU＝阳离子，亲水性聚氨酯分散体，得到柔软的薄膜，得自CHT R.拜特利希有限公司，图宾根市，德国。
Erlapon SOL＝基于聚二甲基硅氧烷的乳液，得自CHT R.拜特利希有限公司，图宾根市，德国。
Lustraffin SA 88＝基于熔点为60-62℃的石蜡和熔点为102-110℃的蜡组分的乳液，得自CHT R.拜特利希有限公司，图宾根市，德国。
Tubicoat A 19＝丙烯酸酯基塑料分散体，得自CHT R.拜特利希有限公司，图宾根市，德国。
Tubicoat A 41＝基于丙烯酸酯的塑料分散体，产生刚性薄膜，得自CHT R.拜特利希有限公司，图宾根市，德国。
Tubicoat ZWE＝基于熔点为60℃的石蜡的乳液，得自CHT R.拜特利希有限公司，图宾根市，德国。
Tubicoat AOS＝用于泡沫涂饰技术的发泡剂，得自CHT R.拜特利希有限公司，图宾根市，德国。
为了提高可比性，通过加入水将所有配方调节至固体含量为20重量％。
通过泡沫填充方法以不稳定的泡沫形式施加产品。织物通过泡沫填充机从顶部到底部垂直通过。分别作为发泡剂，将7g/L Tubicoat AOS加入到液体中，并将每升泡沫重量调节至40g/L。
根据TL 52442在dilour非织造物上进行实验。这是一种由纺前染色的聚酯纤维制成的针刺非织造物，具有11dtex，经热机械固定。
根据DIN规定DIN EN ISO 5470，用泰伯尔工业，北托纳旺达，美国的泰伯尔旋转魔石5135测试成品织物的耐磨性。
实验系列1：浓缩系列(根据本发明)
表1a
配方的固体含量＝20重量％
表1b
表1c
表1d
在表1a-1d的基础上，可以看出泰伯尔测试中的平均重量损失百分比在配方4的1％或更低的范围内，其对应于200g/L的总量和其总量。固体浓度为20％。与未精加工的织物相比，这意味着改善了65％或更多。
实验系列2：蜡分散体与聚氨酯分散体的比例的变化
表2a
配方的固体含量＝20重量％
表2b
表2c
表2d
在表2a-2d的基础上，从配方7和14中显而易见的是，不是根据本发明的配方中，通过蜡分散体或聚合物分散体的单独使用不能得到通过蜡分散体和聚合物分散体的混合取得的改善。同样显而易见的是，仅通过根据本发明的两个单独组分的组合可以实现磨损的显著改善。使用配方9-13获得最佳结果，表示蜡/聚氨酯分散体的混合比范围为约3：1至1：3。
实验系列3：研究其他添加剂，例如聚乙烯分散体，和基于聚二甲基硅氧烷的乳液
在实验系列3中，检查了蜡的熔点以及乳液的熔点对PDMS的影响(根据本发明的配方：16,17,18；不根据本发明的配方：15,19,20)。
表3a
配方的固体含量＝20重量％
表3b
表3c
基于表3a-3c，可以看出，与原料织物相比，不是根据本发明的配方15,19和20几乎没有或仅显示出不显着的磨损改善。由此得出结论，基于HD蜡的聚乙烯分散体和PDMDS乳液的添加均未显示出在磨损改善方面的效果。尽管使用配方16，基于具有低密度聚乙烯的蜡分散体，平均磨损得到改善，但与原始织物相比仅为约45％。用配方17和18得到泰伯尔测试中磨损的最小重量损失。两种配方都含有熔点低于80℃的蜡或石蜡。
实验系列4：研究其他产品类别
在实验系列中，研究了两种丙烯酸酯分散体和亲水性阳离子聚氨酯分散体的效果(根据本发明)。
表4a
配方的固体含量＝20重量％
表4b
基于表4a-4b，可以看出，根据泰伯尔测试，基于蜡分散体与亲水性聚氨酯分散体组合，以及通过实施例选择的两种丙烯酸酯分散体的配方21-23，提供了耐磨性的显着改善。在这里，在干燥时形成相当柔软的薄膜的分散体，例如Arristan CPU和Tubicoat A 17，显示出比形成相当刚性的薄膜的那些更好的结果，例如Tubicoat A 41。然而，一般来说，蜡分散体的选择似乎显示出比聚合物分散体的影响更大。
为了再次清楚地说明蜡分散体与聚合物分散体的协同混合物的效果，先前组合使用的产品以不是根据本发明的方式显示为表5a-5d中的单独组分。
实验系列5：将产品用作单独的组件(不是根据本发明)
表5a
配方的固体含量＝20重量％
表5b
表5c
表5d
基于表5a-5d，显然没有一种测试产品作为单一组分提供与原料织物相比超过50％的耐磨性的改善。因此，作为单一组分的产品甚至不能接近根据本发明的配方的值，本发明的配方根据泰伯尔测试，与原料织物相比，提供的耐磨性改善有时超过80％。

Claims (11)

1.一种用于改善纺织材料耐磨性的配方，包括以下组分：
a)10至90重量％的含蜡水分散体，
b)90至10重量％的聚合物水分散体
其中分散体的水含量分别为20-95％。
2.根据权利要求1的配方，含有
a)10-90％重量的含蜡水分散体，其中具有<120℃的熔点的蜡超过50％重量比，b)10至90重量％的聚合物水分散体。
3.根据权利要求1或2的配方，其特征在于，所述含蜡水分散体的蜡的熔点为20-120℃，优选是20-100℃，更优选20-80℃。
4.根据权利要求1-3中任一项的配方，其特征在于，所述含蜡水分散体的蜡具有20-80℃的熔点。
5.根据权利要求1-4中任一项的配配方，其特征在于，所述聚合物水分散体选自聚氨酯或聚丙烯酸酯分散体。
6.根据权利要求1-5中任一项的配方，其特征在于，所述蜡选自石蜡和/或硅氧烷蜡和/或酯蜡。
7.根据权利要求1-6中任一项的配方，其特征在于，在所述应用浴中另外或分别含有选自交联剂，消泡剂，加工助剂，增塑剂和/或其它聚合物分散体的其他添加剂，尤其是用于调整理想的效果。
8.根据前述权利要求的配方在纺织技术方法中的应用的用途，特别是通过萃取方法或强制施用，特别是涂布，浸轧精加工，印刷，喷涂方法，泡沫糊应用，单丝应用和/或染色。
9.根据权利要求8的配方用于改善dilour非织造织物的耐磨性的用途。
10.根据权利要求8或9的配方用于改善汽车领域中纺织品的耐磨性的用途。
11.含有用权利要求1至6中任一项的配方处理的纤维的纺织品。
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