CS228797B1 - Plošné materiály s vysokými hodnotami sorpce vodních par - Google Patents

Abstract

Vynález se týká plošných materiálů s vysokými hodnotami sorpce vodních par, vhodných zejména pro výrobu obuvi a oděvů. Tyto materiály jsou tvořeny alespoň jednou sorpční vrstvou, která je s výhodou situována tak, aby byla jednou stranou svého povrchu co nejblíže zdroji fyziologické vlhkosti. Na opačné straně sorpční vrstvy pak může být připojena další vrstva nebo vrstvy plošného materiálu, zejména pak krycí lícová vrstva. Vlastní sorpční vrstva potom sestává z vláknitého útvaru na bázi přírodních, chemických nebo syntetických vláken, případně jejich směsí, pojivá na bázi hydrofilního polyuretanu sorbujícího vodní páry v rozmezí 3 až 70 hmot. % a hydrofilní přísady, především na bázi modifikovaného polymerního elektrolytu, se sorpcí vodních par nad 50 hmot. % při relativní vlhkosti prostředí blížící se 100 % , nebo její směsi s polymer1 nimi změkčovadly. Hmotnostní poměr vláknitých > složek, hydrofilního polyuretanu a hydrofilní přísady včetně změkčovadel je v rozmezích 1:0,05 až 1, 2:0,01 áž 0,2. Hlavni výhodou plošných materiálů podle vynálezu je dosažení sorpČnich vlastností srovnatelných se sorpcí přírodních usní, aniž by došlo ke zhoršení jejich dalších fyzikálně-eechanických vlastností.

Description

Vynález se týká plošných materiálů s vysokými hodnotami sorpce vodních par. Tyto materiály jsou vzhledem ke svým vlastnostem vhodné především pro výrobu obuvi a oděvů.

V souěasné době nacházejí v různých odvětvích zpracovatelského průmyslu široké uplatnění materiály na bázi přírodních , syntetických, popř. modifikovaných polymerů, nejěastěji z textilních útvarů tkaných, netkaných, pletených, pletotkaných i jiných, případně propojených polymerním pojivém a obvykle opatřených jednou nebo více krycími polymerními vrstvami.

Tyto materiály se používají pro vrchní ošacení, jako podkladové, výztužné nebo svrškové obuvnické materiály, jako potahové materiály v galanterním průmyslu nebo jako náhrada přírodní usně v mnoha dalších aplikacích.

fiada syntetických materiálů byla vyvinuta speciálně pro použití v obuvnickém, oděvním a galanterním průmyslu. Jedná se především o vláknité útvary připravované textilním nebo mokrým papírenským postupem, zpevněné mikroporézním polymerním pojivém a krycí polymerní vrstvou, s výhodou rovněž mikroporézní, dávající vrstvenému útvaru potřebný vzhled a odolnost proti mechanickému poškození a zachovávající při tom dobrou propustnost pro vodní páry. 3

Tyto materiály se připravují impregnací, resp. natíráním textilních útvarů roztoky, disperzemi nebo pastami polymerů s následným sušením, želatinací, termokoagulací, popř. koagulací nerozpouštědly, nebo také pojením textilních útvarů reaktivními polymerními systémy, větěinou s blokovanými reaktivními skupinami, přiěemž následnou fází zpracovatelského procesu je potom termická nebo chemická deblokace těchto skupin a jejich vzájemná reakce.

Většina materiálů vyrobených výše popsanými postupy, zejména pak materiálů na bázi syntetických polymerů, však přes veškerou snahu nedosahuje potřebných sorpčních vlastností pro vodní páry, resp. jejich sorpční vlastnosti jsou ve vztahu k přírodním materiálům vlněným a bavlněným tkaninám nebo přírodním usním - nesrovnatelně nižší. Hodnota sorpce vodních par přírodních materiálů je v časovém intervalu 1 až 8 hodin, resp. 24 hodiny, ca lOx vyšší než u poromerů. Mimoto je u poromerů dosahováno rovnovážné sorpce v čase často i kratším než jedna hodina. Z těchto důvodů je celosvětově vyvíjeno velké úsilí ve výzkumu a vývoji různých postupů vedoucích ke zlepšení sorpčních vlastností syntetických materiálů.

Byly např. vyvinuty materiály, u kterých jsou ke zvýšení soppce aplikovány polymerní elektrolyty. Příkladem těchto materiálů je plošný útvar na bázi polyuretanů schopný pohlcovat a propuštět vodní páry v důsledku toho, že má ve své struktuře zabudovány pevné částečky, alespoň jednoho botnatelného polymeru. Botnatelným polymerem je modifikovaný polysacharid, např. modifikovaná celulóza nebo škrob. Použití polyelektrolytů jako přísad pro tento účel však naráží na rozpor mezi jejich sorpčními vlastnostmi a rozpustností ve vodě.

Ke zlepšení hygienických vlastností plošných útvarů vede také přídavek gelů kyseliny křemičité nebo bantonitů , které ovlivňují tvorbu pórů a tím i paropropustnost a sorpci vodní clu Ρ^θΓ·

Řada vynálezů se zabývá aplikací polyakrylamidů, jejich solí nebo kopolymerů, které mají velmi dobrou schopnost pohlcovat vodní páry. K výrobě plošných materiálů se zlepšenými sorpčními vlastostmi se používá také polymerů modifikovaných přídavkem polyalkylenoxidů zesilovaných ionizujícím zářením. V rozsáhlá míře je pro zvýšení schopností plošných materiálů pohlcovat vodní páry využíván různě upravený kolagen.

Jsou známy rovněž plošné útvary, v jejichž mikroporézní struktuře jsou pro zvýšení sorpce aplikovány různá druhy hydrofilních plniv. Jedná se zejména o anorganické soli, hydrofilní vlákna nebo hydrofilní polymery.

Dále byl vyvinut také plošný materiál se zlepšenými sorpčními vlastnostmi, vytvořený na bázi přírodních nebo syntetických polymerů, pojených nebo nénosovaných směsí elastomerů nebo termoplastů a ionického komplexu anionického polymerního elektrolytu s kationtem I.,

XI. nebo III. skupiny periodické soustavy nebo směsí těchto ketiontů s ketionty jiných kovů. Toto složení plošného materiálu vychází z poznatku, že rozpustnost anioniekých polyelektrolytů klesá se vzrůstajícím podílem některých kationtů vázaných na molekulu polyelektrolytů klesá se vzrůstajícím podílem některých kationtů vázaných na molekulu polyelektrolytu. Z tohoto hlediska je zvláště výhodné použití kationtů hliníku a ohromu. Přídavek ionického komplexu však zároveň do urěité míry ovlivňuje mechanické vlastnosti plošných materiálů - zvyšuje je jich tuhost a s ní související deformační vlastnosti.

Tento nedostatek lze při současném dalším zvýšení sorpčních Vlastností odstranit přídavkem změkčovadel na bázi polyeterů etylenoxidu nebo propylenoxidu, případně jejich kopolymerů nebo derivátů, jako jsou glykoly, estery, resp. částečně esterifikované polyglykoly.

I když je tedy, jak vyplývá z výše uvedeného výčtu známo značné množství materiálů se zvýšenými soprčními vlastnostmi, lze říci, že prakticky žádný z nich nedosahuje sorpčních vlastností přírodní usně. V případě, že se některý z těchto materiálů hodnotami sorpce přírodní usni blíží, je to většinou na úkor jiných fyzikálně-mechanických vlastností, důležitých pro obuvnické, oděvní i galanterní aplikace.

K odstranění popsaných nedostatků do značné míry přispívají plošné materiály s vysokýr v mi hodnotami sorpce vodních par podle vynálezu. Tyto materiály jsou tvořeny alespoň jednou sorpční vrstvou, která je s výhodou situována tak, aby byla jednou stranou svého povrchu co nejblíže zdroji fyziologické vlhkosti. Na opačné straně jejího povrchu pak může být připojena další vrstva nebo vrstvy plošaého materiálu, zejména pak krycí lícová vr8tva. Podstatou vynálezu je to, že sorpční vrstva plošného materiálu sestává z vláknitého útvaru na bázi přírodních, chemických nebo syntetických vláken, případně jejioh směsí, pojivá na bázi hydrofilního polyuretanu.sorbujícího vodní páry v rozmezí 3 až 70 hmot. % a hydrofilní přísady, především na bázi modifikovaného polymerního elektrolytu, se sorpcí vodních par nad 50 hmot. % při relativní vlhkosti prostředí blížící se 100 %, nebo její směsi s polymerními změkčovadly. Hmotnostní poměr vláknitých složek, hydrofilního polyuretanu a hydrofilní přísady včetně změkčovadel je v rozmezích 1:0,05 až 1, 2:0,01 až 0,2.

Hlavní výhodou plošných materiálů podle vynálezu je to, že je u nich vhodnou kombinací vláknitých složek, pojivá na bázi hydrofilního polyuretanu a hydrofilních přísad v sorpční vrstvě dosaženo vysokých hodnot sorpce vodních par, srovnatelných s hodnotami sorpce přírodních usní, bez podstatného zhoršení ostatních fyzikálně-mechanických vlastností důležitýeh z hlediska aplikace v obuvnické, oděvní a galanterní výrobě.

Vliv jednotlivých složek na sorpční vlastnosti poromeru určeného pro svršky obuýi je patrný z následující tabulky. Poromer byl připraven ze směsi polypropylénových a polyamidových vláken, pojivá na bázi hydrofilního polyuretanu a hydrofilní přísady na bázi nerozpustné formy karboxymetylcelulózy.

Vzorek	Vláknitá	Hydrofilní	Hydrofilní	Sorpce vod-	Poznámka
č.	vrstva	polyuretan	přísada	nich par za
	1 hmot. % I	1 hmot. % I	fhmot. %	24 hod.

pimot.

1	42,0	28,0	0,0	24	-
2	40,0	26,5	3,6	41	-
3	40,0	26,5	3,6	56	hydrofilní lícová vrstva

Z hydrofilních polyuretanů jsou z hlediska aplikace v sorpční vrstvě ploěných materiálů podle vynálezu nejvhodnějěí polyuretanmočoviny syntetizované z kopolyeteru etýlénoxidu a propylenoxidu nebo směsi polyetylenoxidu a polypropylenoxidu, alifatických aromatických nebo alicyklických diizokyanátů a diaminu, zejména pak hydrazinu.

Jako hydrofilní přísady jsou vhodné předevSím modifikované polymerní elektrolyty, zejména na bázi karboxymetylcelulóz nebo karboxyderivátů škrobu, nebo polyvinylalkoholy se stupněm substituce do 20 %. Tyto látky mohou dále s výhodou obsahovat nízkomolekulární soli reverzně hydratující při teplotách nižších než 60 °C, zejména pak soli nižších alifatických kyselin, popř. chloridy nebo sírany alkalických kovů, vápníku, hořčíku nebo hliníku a případně také polymerní zmškčovadla, s výhodou pak hygroskopická změkčovadla na bázi polyéterů etylenoxidu nebo propylenoxidu, popř. jejich kopolymerů nebo derivátů.

K bližšímu objasnění podstaty vynálezu slouží následující příklady:

Příklad 1

Netkané vláknitá vrstva ze směsi polypropylenových, polyesterových a upravených celulóžových vláken byla impregnována 16% roztokem hydrofilní polyuretanmočoviny v dimetylformamidu, který byl získán přímo jako produkt syntézy hydrofilní polyuretanmočoviny na bázi segmentového kopolyetéru etylenoxidu a propylenoxidu, 4,4'-difenylmetandiizokyanátu a hydrazinhydrátu.

Po impregnaci pak následovala koagulace a praní vodou. Vypraný materiál byl potom znovu impregnován 5% roztokem sodné soli karboxymetylcelulózy, jejíž rozpustnost byla snížena tvorbou komplexu reakcí se síranem hlinitodraselným a tuhost upravena měkčením polymerním * změkčovadlem na bázi kopolyeteru, etylenoxidu a propylenoxidu. Po vysušení byla takto upravená vrstva štípána na tloušlku 1 mm a jednostranně obroušená. Nakonec byla hotová sorpční vrstva, v níž byl konečný hmotnostní poměr vláknitých složek, hydrofilního polyuretanu a hydrofilních přísad včetně změkčovadla 1:0,72:0,1, spojena roztokem hydrofilní polyuretanmočoviny s lícovou vrstvou na bázi polyuretanu, nanesenou na textilní podložce. Výsledný materiál měl tlouětku 1,4 mm a vykazoval sorpci vodních par 32 hmot. % za 16 hodin při 23 °C.

Příklad 2

Dimetylformamidový roztok hydrofilní polyuretanmočoviny o obsahu sušiny 20 hmot. % syntetizovaná na bázi kopolyáteru etylenoxidu a propylenoxidu, 4,4'-difenylmetandiizokyanátu a hydrazinhydrátu byl upraven modifikačními přísadami dle následující receptury;

24,00

68,00

3,80

2,60

0,10

0,12

0,98 hmot.

hmot.

hmot.

hmot.

hmot.

hmot.

hmot.

dílů dílů dílů dílů dílů dílů dílů

20% roztoku polyuretanmočoviny v dimetylformamidu dimetylformamidu polypropylenového oleje polyuretanové disperze sulfonované fenolformeldehydové pryskyřice 20% roztoku chloridu hořečnatého barviva.

Získaným roztokem byl impregnován polyamidový úplet, načež následovala stupňovitá koagulace a praní vodou. Vypraný materiál byl znovu impregnován ždímáním v roztoku sodná soli karboxymetylcelulózy o koncentraci 3,5 hmot. % s přídavkem 1,5 hmot. % chloridu sodného.

Pak byla karboxymetylcelulóza převedena na nerozpustnou formu reakcí 8 roztokem síranu hlinito-draselného ve fixační lázni. Po vysušení byl získán materiál velurového charakteru, který vykazoval sorpci vodních par 28 hmot. % ea 16 hod. při 23 °C. Konečný hmotnostní poměr vláknitých složek, hydrofilního polyuretanu a hydrofilních přísad v materiálu byl 1:0,09:0,05.

Příklad 3

Oboustranně počesaná tkanina o plošné hmotnosti 180 g/m , vyrobená ze smšsi pólyetyléntéreftalátových a bavlněných vláken byla impregnována a oboustranně nánosována 10% roztokem hydrofilní polyuretanmočoviny v dimetylformamidu syntetizované z kopolyéteru etylenoxidu a propylenoxidu, 4,4'-difenylmetandilzóky9nátu a hydrazinhydrátu. Tento roztok byl předsrážen na obsah 6 hmot. % vody v rozpouštědle a vykazoval viskozitu 0,15 Pa.s při 30 °C. Nános polymeru byl volen tak, aby překrýval vlas tkaniny o ca 0,2 mm. Nanesená vrstva byla zkoagulována v lázni dimetylformamid + voda ve hmotnostním poměru 1:9 a vyprá* na od dimetylformamidu. Po odždímání byl útvar znovu impregnován 3% roztokem sodné soli karboxymetylcelulózy ve vodě a fixován průchodem přes 1% roztok síranu hlinitodraselného s obsahem 1 hmot. % chloridu sodného po dobu 10 minut.

Po odždímánl byl materiál z lícová strany zhutněn žehlením při 100 °C a tlaku 0,05 MPa, vysušen a jeho rubová strana byla přebroušena. Konečný hmotnostní poměr vláknitých složek, hydrofilního polyuretanu a hydrofilníeh přísad v sorpční vrstvě byl 1:0,11:0,04. Lícová strana sorpční vrstvy byla nakonec upravena' nánosem pigmentové finišové vrstvy. Výsledný materiál - měkké hydrofilní syntetické useň vhodné pro oděvní a galanterní aplikace vykazoval sorpci vodních par 24 hmot. % za 16 hodin při 23 °C a paropropustnost o mg/cm /hod.

Příklad 4

Netkaná vláknité vrstva ze směsi polypropylenových a hydrofilníeh pelyamidových vláken byla pojena polyuretanem a déle hydrofilizovény impregnací 4% roztokem sodné soli technické karboxymetylcelulózy, obsahující jako příměsi rozpustné soli - chlorid sodný, síran hořečnatý a štovan sodný v celkovém množství 1,9 hmot. %. Pak byla fixována ponořením do 2% roztoku síranu hlinitého po dobu 10 minut. Po odždímání přebytku roztoků byla impregnovaná vláknitá vrstva usušena, štípána a broušena. Potom byla slepena s polyuretanovou krycí vrítvou. Výsledný materiál - syntetická useň - vykazoval rovnovážnou sorpci vodních par při relativní vlhkosti prostředí 100 % ca 42 hmot. %.

Claims (3)

1. Plošné materiály s vysokými hodnotami sorpce vodních par, vhodné zejména pro výrobu obuvi a oděvů, tvořené alespoň jednou sorpční vrstvou, která je s výhodou situována tak, aby byla jednou stranou svého povrchu co nejblíže zdroji fyziologické vlhkosti, přičemž na opačné straně jejího povrchu je případně připojena další vrstva nebo vrstvy plošného materiálu, zejména pak krycí lícová vrstva, vyznačené tím, že jejich sorpční vrstva sestává z vláknitého útvaru na bázi přírodních, chemických nebo syntetických vláken, případně jejich směsí, pojivá na bázi hydrofilního polyuretanu sorbujícího vodní péry v rozmezí 3 až 70 hmot. % a hydrofilní přísady, především ne bázi modifikovaného polymerního elektrolytu, se sorpci vodních par nad 50 hmot. % při relativní vlhkosti prostředí blížící se 100 %, nebo její směsi s polymerními změkčovadly, přičemž hmotnostní poměr vláken, hydrofilního polyuretanu a hydrofilní přísady včetně změkčovadel je v rozmezích 1:0,05 až f 2:0,01 až 0,2.

2. Plošné materiály podle bodu 1, vyznačené tím, že hydrofilními polyuretany jsou polyuretanuiočoviny syntetizované z kopolyéteru etylenoxidu a propylenoxidu nebo směsi polyetylén oxidu a polypropylenoxidu, alifatických,, aromatických nebo alicyklickýeh diizokyanétů a diaminu, zejména pak hydrazinu.

3. Plošné materiály podle bodu 1, vyznačené tím, že hydrofilními přísadami jsou modifikované polymerní elektrolyty, především na bázi karboxymetylcelulóz nebo karboxyderivátů

Škrobu, nebo polyvinylalkoholy se stupněm substituce do 20 %, přiěemž tyto látky mohou, s výhodou obsahovat nízkomolekulární soli reverzně hydratujicí při teplotách nižších než 60 °C, zejměna pak soli nižších alifatických kyselin popř. chloridy, nebo sírany alkalických kovů, vápníku, hořfiíku, nebo hliníku a dále případně také polymérní změkčovadla, s výhodou pak hygroskopická změkčovadla na bázi polyéterů etylenoxidu nebo propylenoxidu, popřípadě jejich kopolymerů nebo derivátů.