CS230916B1 - Plošný ohebný materiál se zlepšenými sorpčními vlastnostmi a způsob jeho výroby - Google Patents

Abstract

Základem plošného ohebného materiálu se zlepšenými sorpčními vlastnostmi, určeného zejména pro zpracování v obuvnickém, oděvním, galanterním a nábytkářském průmyslu, je vrstva tvořená polymerní matricí polyaretanového pojivá, s výhodou na bázi hydrofilní polyuretanmočoviny, ve které je uložen tkaný, netkaný nebo pletený vláknitý útvar, zejména na bázi hydrofilních vláken, a/nebo hydrofilní přísada, případně směs přísad, především ve formě prášku·, sférických částic nebo vláken, přičemž pouze 10 až 80 % jejich povrchu je okludováno pojivém. Tohoto efektu se dosáhne tím, že se vláknitý útvar a/nebo hydrofilní přísada podrobí před svým kontaktem s roztokem polyuretanového pojivá nebo v průběhu něj působení nerozpouštědle polymerní matrice ve formě par nebo kapaliny tak, aby obsah nerozpouštědle v těchto komponentách činil hmotnostně 1.0 ež 180 %, s výhodou pak 30 až 140 procent, vztaženo na jejich původní hmotnost.

Description

Vynález se týká ploSného ohebného materiálu se zlepšenými sorpčními vlastnostmi, určeného zejména pro zpracování v obuvnickém, oděvním, galanterním a nábytkářském průmyslu, a dále způsobu výroby tohoto materiálu.

V současné době nacházejí v různých odvětvích zpracovatelského průmyslu široké uplatnění materiály na bézi přírodních syntetických, popř. modifikovaných polymerů, nejčastěji z textilních útvarů tkaných, netkaných, pletených, pletotkaných i jiných, případně propojených polymerním pojivém a obvykle opatřených jednou nebo více krycími polymerními vrstvami. Uvedené materiály se používají pro svrchní ošacení, jako podkladové, výztužné nebo svrškové obuvnické materiály, jako potahové materiály v galanterním a nábytkářském průmyslu nebo jako náhrada přírodní usně v mnoha dalSích aplikacích. Připravují se nejčastěji impregnací, resp. natíráním textilních útvarů roztoky, disperzemi nebo pastami polymerů s následným sušením, želatinací, termokoagulací, popř. koagulací nerozpouštědly, případně také pojením textilních útvarů reaktivními polymerními systémy, většinou s blokovanými reaktivními skupinami, přičemž následnou fází zpracovatelského procesu je potom termické nebo chemická deblokace těchto skupin a jejich vzájemná reakce.

Většina materiálů vyrobených výše uvedenými postupy, zvláště pak těch, které jsou vyrobeny ze syntetických polymerů, však nedosahuje potřebných sorpčních vlastnosti pro vodní páry, resp. jejich sorpční schopnosti jsou ve vztahu k přírodním materiálům, jako jsou vlněné a bavlněné tkaniny nebo přírodní usně, nesrovnatelně nižší. Z tohoto důvodu je celosvětově vyvíjeno velké úsilí ve výzkumu a vývoji různých postupů vedoucích ke zlepšení sorpčních vlastností syntetických materiálů.

Byly např. vyvinuty materiály, ve kterých jsou za účelem zvýšené sorpce aplikovány polymerní elektrolyty. Příkladem těchto materiálů je plošný útvar na bázi polyuretanů schopný pohlcovat a propouštět 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.

Jedním z možných řešení tohoto rozporu je tvorba ionického komplexu anionického polymerního elektrolytu s kationtem I., II. nebo III. skupiny periodické soustavy nebo směsí těchto kationtů s kationty jiných kovů. Použití ionických komplexů vychází z poznatku, že rozpustnost anionických polyelektrolytů klesá se vzrůstajícím podílem některých ketiontů, vážených na molekulu polyelektrolytů. Z tohoto hlediska je zvláště výhodné použití kationtů hliníku a ohromu.

Jinou cestou vedoucí ke zlepšení hygienických vlastností plošných útvarů je přídavek gelů kyseliny křemičité nebo bentonitů, které ovlivňují tvorbu pórů, a tím i paropropustnost a sorpci vodních par.

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

Velkou skupinu tvoří plošné útvary, v jejichž mikroporézní struktuře jsou pro zvýšení sorpce aplikovány různé druhy hydrofilních plniv. Jedné se zejména o anorganické soli a vlákna, prášek nebo sférické částice na bázi přírodních nebo syntetických polymerních materiálů.

23091 ó

Obecným nedostatkem plošných materiálů, u nichž se ke zvýšení sorpce používá hydrofilních částic zabudovaných do jejich struktury, především pak posledně jmenované skupiny materiálů obsahujících různé druhy hydrofilních plniv, je to, že roztoky nebo disperze polymerů, které se při přípravě plošných materiálů v současné době převážně používají, pronikají při stávajících způsobech výroby do hydrofilních částic. Důsledkem pro impregnování částic a s ním souvisejícího úplného uzavření jejich povrchů v polymerní matrici po fixaci struktury plošného materiálu, je podstatné omezení soppční kapacity hydrofilních plniv.

Výše uvedený nedostatek je do značné míry odstraněn u plošného ohebného materiálu se zlepšenými sorpčními vlastnostmi podle vynálezu. Jedná se o materiál, jehož základem je vrstva tvořená polymerní matricí polyuretanového pojivá, s výhodou hydrofilního, především pak na bázi hydrofilní polyuretanmočoviny. V této polymerní matrici je uložen tkaný, netkaný nebo pletený vláknitý útvar, zejména na bázi hydrofilních vláken, a/nebo hydrofilní přísada, případně směs přísad, především ve formě prášku, sférických čáptic nebo vláken. Podstatou vynálezu je to, že vlákna tkaného, netkaného nebo pleteného vláknitého útvaru a/nebo částice hydrofilních přísad jsou v polymerní, zpravidla mikroporézní matrici pojivá uloženy tak, že pouze 10 až 80 % jejich povrchu je okludováno pojivém. Základní vrstva výše popsané konstrukce může být případně spojena s dalšími vrstvami, zejména pak s krycí lícovou vrstvou.

Způsob výroby plošného ohebného materiálu podle vynálezu spočívá v tom, že se tkaný, netkaný nebo pletený vláknitý útvar impregnuje roztokem polyuretanu, s výhodou hydrofilního, který případně obsahuje hydrofilní přísadu, nebo se roztok polyuretanu, obsahující hydrofilní přísadu, nanáší ňa pomocnou separační podložku. Koagulací se pak získá vrstva tvořená polymerní matricí polyuretanového pojivá a v ní uloženým příslušným vláknitým útvarem a nebo hydrofilní přísadou. Získaná vrstva se suší a případně opatřuje nánosy dalších vrstev, zejména pak nánosem krycí lícové vrstvy. Podstatou vynálezu je, že áe tkaný, netkaný nebo pletený vláknitý útvar a/nebo příslušná hydrofilní přísada podrobí před svým kontaktem s roztokem polyuretanu nebo v průběhu něj působení nerozpouštědla polymerní matrice ve formě par nebo kapaliny tak, aby obsah nerozpouštědla v těchto komponentech činil 10 až ,80 % hmot., s výhodou pak 30 až 40 %, vztaženo na jejich původní hmotnost.

Hlavní výhodou plošného ohebného' materiálu podle vynálezu jsou ve srovnání se známými typy plošných materiálů obdobného oharekteru jeho zlepšené sorpční vlastnosti pro vodní péry. Toto zlepšeni, které je významné především z hlediska svého vlivu ns hygienické vlastnosti v obuvnických a oděvních aplikacích plošného materiálu, je dáno zvýšením sorpční kapaeity částic hydrofilních přísad, resp. vláken použitého vláknitého útvaru, v důsledku zechovéní 20 až 90 % volného povrchu těchto složek při jejich fixaci v polymerní matrici pojivá.

Zechovéní volného povrchu vléken vláknitého útvaru a/nebo částic hydrofilních přísad je dáno obsahem nerozpouštědlp polýmerní matrice v těchto složkách při tvorbě a fixaci struktury plošného útvaru. Nerozpouštědlo polymerní matrice, zpravidla voda, má při těchto pochodech v podstatě dvojí funkci. První fuhkce spočívá v tom, že se na povrchu vlákna vláknitého útvaru a/nebo částice hydrofilní přísady vytvoří po nasáknutí nerozpouštědlem výrazné'koncentrační bariéra vůči polymernímu roztoku. V důsledku toho pak nedochází k proimpregnování tohoto vlákna a/nebo částice, ale ke koagulaci polymerního pojivá, e tím v podstatě k zachování volného povrchu vlákna vláknitého útvaru a/nebo částice hydrofilní přísady uprostřed roztoku polymerního pojivá a později polymerní, zpravidla mikroporézní matrice zkoagulovaného pojivá. Neméně významná je také druhá funkce nerozpouštědla polymerní matrice. Tato funkce ja dána tím, že vlákna vláknitého útvaru a/nebo částice hydrofilní přísady zvýší v důsledku nasycení nerozpouštědla ještě před svým kontaktem s roztokem polyuretanu několikanásobně svůj objem. Po proběhnutí koa^lece roztoku dochází potom postupně, v závislosti na relativní vlhkosti prostředí, ke zmenšování objemu vlákna a/nebo částice, a tím nejen k zachování částečně neokludovaného povrchu, ale i ke vzniku volného prostoru kolem části povrchu vlákna a/nebo částice. Jelikož se tak děje při koagulaci roztoku póly230916 4 merního pojivá v celé hmotě ve většině případů neizotermně, dochází ke zvýšenému propojení těchto prostor, což dále přispívá ke zlepěení paropropustnosti plošného útvaru.

Pokud jde o jednotlivé složky základní vrstvy plošného ohebného materiálu, je jako vláknitý útvar vhodný tkaný, netkaný nebo pletený útvar, především na bázi hydrofilních vláken, případně jejich směsi s vlákny nehydrofilními, Z hlediska dostupnosti a ekonomičnosti výroby připadají v tomto směru v úvahu především vlákna na bázi derivátů celulózy a jejich směsí s vlákny polyamidovými nebo polypropylénovými.

Jako hydrofilní přísady připadají v úvahu především modifikované polymerní elektrolyty, zejména na bázi karboxymetylcelulóz nebo karboxyderivátů škrobu nebo polyvinylalkoholy še stupněm substituce do 20 %. Tyto látky mohou dále s výhodou obsahovat nízkomolekulární soli reverzně hydretující 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 změkčovadla, s výhodou pak hygrospopická změkčovadla na bázi polyéterů etylénoxidu nebo propylénoxidu, popř. jejich kopolymerů nebo derivátů.

Nejčestěji používeným nerozpouětědlem polymerní metrice je voda, dále připadají v úvahu nižší alkoholy, deriváty uhlovodíků, apod.

Z polyuretanových pojiv tvořících polymerní matrici jsou nejvhodnějěí pojivá hydrofilní, především pak polyuretanmoč.viny, syntetizované z kopolyéteru etylénoxidu a propylénoxidu nebo směsi polyetylénoxidu a polypropylénoxidu, alifatických, aromatických nebo alieyklických diizokyanétů a diaminu, zejména pak hydrazinu.

K bližšímu objasnění podstaty vynáleíu slouží následující příklady praktického provedení. Procenta jsou míněna vždy hmotnostně, pokud není jinak uvedeno.

Příklad 1

Netkaná vláknitá vrstva o plošné hmotnosti 450 g/m ze směsi 30 % polypropylenových vláken, 30 % polyamidových vláken a 40 % vláken z hydroxyetylcelulózy se po dobu 30 minut ponoří do destilované vody o teplotě 30 ^G, Po vyjmutí z vody se na odstředivce o počtu otáček 1 000/min za 30 s odstředí a předsuší na obsahu vlhkosti 130 g/kg suché vrstvy. Takto upravená netkaná ýláknitá vrstva se pak v impregnačním zařízéní impregnuje 17% roztokem polyuretanu v dimetylformamidu. Potom následuje koagulace polyuretanu za vytvoření polymerní matrice, vypírání dimetylformamidu vodou a sušení připraveného plošného materiálu po dobu 30 minut při teplotě 105 °C. Nakonec se získaný plošný materiál brousí a štípe na tlouštku mm. Sorpce vodních par výsledného materiálu je 10 % za 24 hod. a propustnost pro vodní —2—1 páry 18 mg.cm .hod . Plošný materiál připravený za stejných podmínek ze suché netkané —2 —1 vláknité vrstvy vykazuje sorpci 6 % za 24 hod. a propustnost pro vodní páry 12 mg.cm .hod

Příklad 2

Prášek polyvinylalkoholu o stupni zmýdelnění 88 % se ponechá po dobu 3 hodin při teplotě 40 ^WC v prostředí s relativní vlhkostí 98 %. Potom se zamíchá v množství 1 5 % do modifikovaného roztoku polyuretanu o složení:

polyuretan polyesterového typu.................................... 22,00 % dime thy lformamid........ 73,80 % ketionaktivní disperze polyesterurítanu............................ 3,00 % sulfonovaná fenolformaldehydové pryskyřice........................ 0,22 %

20% roztok chloridu hořečnatého.................................... 0,18 % černé barvivo...................................................... 0,80 %

Získaný spojitý disperzní systém se· potom nanáší v tlouštce 1,2 mm na pomocnou skleněnou desku a ihned koaguluje v lázni, obsahující 70 % vody a 30 % dimetylformamidu, po dobu 10 minut při teplotě 55 °C. Připravený plošný materiál se pak zbavuje dimetylformamidu praním v tekoucí vodě 20 °C teplé po dobu 40 minut. Získaná mikroporézní fólie o tloušlce 0,36 mm má sorpci vodních par 12 % za 24 hod. a propustnost pro vodní páry 12 mg.cm^-2hod^-1. Folie připravená za stejných podmínek s použitím suchého polyvinylalkoholového prášku vykazuje sorpci vodních par 3 % za 24 hod. a propustnost pro vodní páry 8 mg.cm^-2hod^-'.

Příklad 3

Netkaná vláknitá vrstva ze směsi 60 % polypropylenových vláken a 40 % vláken viskózových byla impregnována 2% vodným roztokem karboxymetylcelulózy a fixována po dobu 10 minut v 0,5% roztoku síranu hlinito-draselného. Po vysušení na obsah vody cca 60 % byla pak znovu impregnována 16% roztokem hydrofilní polyuretánmočoviny, syntetizované z kopolyéteru etylenoxidu a propylenoxidu, 4,4-difenylmetandiizokyanátu a hydrazinu, v dimetylformamidu, obsahujícím dále 2 % polypropylénového oleje. Koagulace byla provedena v lázni obsahující 70 % vody a 30 % dimetylformamidu. Po vyprání zbytkem dimetylformamidu vodou byl připravený útvar sušen, štípán a povrchově broušen. Získaný plošný materiál o tlouštce 1 mm vykazoval 2 1 sorpci vodních par 42 % za 24 hodin a propustnost pro vodní páry 15 mg.cm «hod .

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Plošný ohebný materiál se zlepšenými sorpčními vlastnostmi, jehož základem je vrstva tvořená polymerní matricí polyuretanového pojivá, s výhodou hydrofilního, především pak na bázi hydrofilní polyuretánmočoviny, ve které je uložen tkaný, netkaný nebo pletený vláknitý útvar, zejména na bázi hydrofilních vláken, a/nebo hydrofilní přísada, případně směs přísad, především ve formě prášku, sférických částic nebo vláken, přičemž tato vrstva může být případně spojena s dalšími vrstvami, zejména pak s krycí lícovou vrstvou, vyznačený tím, že vlákna tkaného, netkaného nebo pleteného vláknitého útvaru a/nebo částice hydráfilních přísad jsou v polymerní, zpravidla mikroporézní, matrici pojivauloženy tak, že pouze 10 až 80 % jejich povrchu je okludováno pojivém.
2. 2. Způsob výroby plošného ohebného materiálu podle bodu ,, při němž se tkaný, netkaný nebo pletený vláknitý útvar impregnuje roztokem polyuretanu, s výhodou hydrofilního, který případně obsahuje hydrofilní přísadu, nebo se roztok polyuretanu, obsahující hydrofilní přísadu, nanáší na pomocnou separační podložku, ko8guluje se, čímž se získá vrstva tvořená polymerní matricí polyuretanového pojivá a v ní uloženým příslušným vláknitým útvarem a/nebo hydrofilní přísadou, načež se potom tato získaná vrstva suší a případně opatřůje nánosy dalších vrstev, zejména pak nánosem krycí lícové vrstvy, vyznačený tím, že se tkaný, netkaný nebo pletený vláknitý útvar a/nebo příslušná hydrofilní přísada podrobí před svým kontaktem s roztokem polyuretanu nebo v průběhu něj působení nerozpouštědla polymerní matrice ve formě par nebo kapaliny tak, aby obsah nerozpouštědla v těchto komponentách činil 10 až 180 hmot. %, s výhodou pak 30 až 140 hmot. %, vztaženo na jejich původní hmotnost.