DD220066A1

DD220066A1 - Verfahren zur herstellung von geschaeumten beschichtungsmassen mittels zweikomponentenpolyurethansystemen

Info

Publication number: DD220066A1
Application number: DD25583583A
Authority: DD
Inventors: Alexander Karpuchin; Guenter Reich; Theodolf Stoelzel
Original assignee: Leder Kunstledertech Forsch
Priority date: 1983-10-21
Filing date: 1983-10-21
Publication date: 1985-03-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von geschaeumten Beschichtungsmassen mittels Zweikomponentenpolyurethansystemen. Ziel der Erfindung ist die Erarbeitung eines Herstellungsverfahrens fuer Schaumkunstleder mittels Zweikomponentensystemen auf Polyurethanbasis, wobei organische Wasserdonatoren eingesetzt werden. Dadurch Verlaengerung der Topfzeit.

Description

Verfahren zur Herstellung von geschäumten Beschichtungsmassen im Zweikomponentensystem· aus Polyurethanen'

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von geschäumten Beschichtungsmassen für Kunstleder und Leder aus Polyurethanen (PUR) mittels Zweik'omponentensystemen. Dieses Verfahren ist zur Ausbildung von Schichten; insbesondere dünnen Schichten, vorgesehen, die sowohl als Deckschichten als auch als. Zwischenschichten in-.Betracht-kommen.

Der Einsatz solcherart hergestellter Kunstleder und Leder-Polymer-Verbunde kann sehr vielfältig erfolgen. So können derartige Werkstoffe insbesondere als Schuhschaftmaterial, als ßekleidungsmaterial und für Portefeuillewaren Verwendung finden, aber auch"als Uhrenarmbänder, Gürtel, für modische Galanteriewaren, für weiche Damentaschen und ähnliches eingesetzt, werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen -·.''.

Es ist bekannt, Schaumstrukturen bei.Polyurethanfolien und auch bei Polyurethankunstledern dadurch zu erzielen, daß die das Polyurethan bildenden Bestandteile in Gegenwart von Feuchtigkeit oder von ".Wasser erzielt werden.

Die mit der Erzielung derartiger Strukturen verbundenen praktischen Probleme betreffen in erster Linie die Bereitstellung geeigneter Reaktionspartner, nämlich der Isocyanatgruppen enthaltenden Komponenten einerseits und der Hydroxylgruppen enthaltenden Komponenten andererseits. Besonders kommt es darauf an, daß die Bedingungen, so abgestimmt sind, daß diese .Reaktionspartner miteinander vermischt werden können und daß die vorgesehene Verarbeitung wie Folienziehen oder Beschichtung durchgeführt werden kann, ohne daß sie sofort zu reagieren beginnen. Dabei ist ein gründliches Durchmischen für die gleichmäßig ablaufende Reaktion eine Voraussetzung.

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In Gegenwart von Wasser werden Isocyanatgruppen unter Freisetzung von Kohlendioxyd umgesetzt - eine Reaktion, die in aller Regel bei Zimmertemperatur abläuft. 'Mit einem geeigneten Katajlysator verläuft diese Reaktion sehr schnell, so daß sich die Mitverwendung von Wasser bei der Herstellung verschiedener Polyurethantypen-für Beschichtungszwecke verbietet, weil durch die Heftigkeit der Reaktion ungleichmäßige Schaumstoffe entstehen, die " nicht den gewünschten feinporigen Charakter zeigen, sondern grobporig sind.

Zur Verbesserung der; Reaktionsführung und für das bessere Verarbeiten eines solchen Polyurethansystems wurde vorgeschlagen, Polyisocyanat mit blockierten Isocyanatgruppen einzusetzen und die Verfestigung des Systems ,in Anwesenheit von Feuchtigkeit bei erhöhter Temperatur vorzunehmen¹ (DE 1694 237).

Gegenstand anderer Verfahren ist es, Verbindungen einzusetzen, welche Wasser in gebundener Form an einer anorganischen Trägersubstanz enthalten,-z. B.-kristallwasserhaltige Salze. Dadurch wird erreicht, daß das Beschichten des Trägermaterials und der Schäumvorgang voneinander unbeeinflußt verlaufen, weil die Reaktionen zeitlich getrennt erfolgen. In der ersten Stufe wird die erforderliche Wassermenge in gebundener Form zugeführt, und in der zweiten Stufe wird das Wasser abgespalten und so in einen reaktiven Zustand gebracht. Dabei wird die Polyuretnanschicht in gewünschter Weise aufgeschäumt. Solche Verfahren sind beschrieben in DE 1295 189, DE 1444 152, DE 1806 404 und DE 3042 012. Dabei sind die nachstehenden Substanzen erwähnt: Borate, Carbonate, Chloride, Sulfate, Silikate und gewisse Tone, die bei Molekularsieben Einsatz finden.

Die nach den oben angeführten Verfahren herstellbaren Polyurethanschaumfolien sowie Polyurethankunstleder sind für die genannten Einsatzzwecke nicht besonders geeignet, weil sie die Wasserechtheit der Endprodukte beeinträchtigen. Bei allen genannten Verwendungszwecken kommen die Materialien in^:Verbindung mit' Wasser. Da die Trägersubstanzen für das Reaktionswasser,im entstehenden Flächenmaterial verbleiben, zeigen sie bei Einwirkung von Wasser oder Feuchtigkeit und Schweiß die Erscheinung der Migration. Die im Material -befindlichen Salze konzentrieren sich besonders beim Trocknen an der Oberfläche unter Bildung häßlicher Flecke, die das Aussehen sehr ungünstig beeinflussen und die weitere Verwendung unmöglich machen. Da das Ausbluten der Salze kein quantitativer Vorgang ist und man auch durch Waschen, was überdies zusätzlichen Aufwand erfordert, die störenden Zusätze nicht vollständig entfernen kann, stellt dieser Mangel einen bleibenden Mangel dar.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Erarbeitung eines Verfahrens zur Schaumfölien- bzw. Schaumkunstlederherstellung auf Polyurethanbasis mittels Zweikomponentensystemen, welches' die Nachteile der Verwendung salzhaltiger Materialien als Wasserdonatoren nicht aufweist und damit ein verbessertes Traqeverhal-

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ten" der Endprodukte zeigt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung bestand darin/ ein Verfahren zu entwickeln, das bei Beibehaltung des Prinzips einer Stufenreaktion - Einführung der erforderlichen Wassermenge und Reaktion des Wassers mit den Isocyanatgruppen als zeitlich voneinander getrennte Stufen - die beschriebenen Nachteile der Verwendung löslicher, kristallwasserhaltiger Verbindungen ausschließt.· ;·-

Überraschenderweise wurde gefunden, daß bestimmte organische Verbindungen⁵ nicht nur als Wasserdonatören,wirken, sondern zugleich als aktiver Füllstoff ,der sowohl die Porenbildung (Keimbildner) als auch die bekleidungshygienischen Eigenschaften des Endproduktes (Hydrophilie) verbessert. Außerdem verbilligen sie die Herstellung der PUR-Beschichtungsmassen.

Ein zusätzlicher Effekt solcher hydratwasserhaltiger, organischer Substanzen als wassertragendes Reaktionshil-fsmittel besteht darin, daß mit ihrer Hilfe der.'Ab lauf der Polyurethanbildungsreaktion.so gesteuert werden kann, daß nichtklebende Folien oder Beschichtungen entstehen. Außerdem verlängert sich bei dieser Arbeitsweise die Topfzeit. Die Ansprüche an Dosiergenauigkeit sind herabgesetzt. All dies -fördert die praktische Anwendung solcher FUR-Systeme als Beschichtungsmasse.

Die erwähnte Funktion als Keimbildner für die Schaumstoffporen besteht/ darin, daß die gleichmäßig in der Mischung der Reaktionspartner verteilten wasserabgebenden; organischen Verbindungen Ausgangspunkte der Porenbildung. sind und für gleichmäßige und kleine Porengrößen sorgen. V

Durch die Funktion als Füllstoff lassen sich die Eigenschaften variieren, sowohl physikomechanische Eigenschaften wie Festigkeiten (Zugfestigkeit, Weiterreißfestigkeit) und die elastischen Eigenschaften als auch die hygienischen Eigenschaften (Wasserdampfaufnahmevermögen, Wasserdampfdurchlässigkeit) . . -.

Als geeignete organische Substanzen erwiesen sich unter anderem Stärkeprodukte/ Celluloseprodukte, Kollagen- und Kollagenabbauprodukte. Generell geeignet sind offenbar alle hydrophilen (bydratwasserhaltigen)., organischen Substanzen, die sich entsprechend fein im PUR-System verteilen lassen und deren Wasserkonponente:mit den Isocyanatgruppen reagiert. . .

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Die Zugabemenge an den genannten organischen, wasserabgebenden Substanzen ist abhängig von der für das Vergießen oder die Beschichtung erförderlichen Viskosität, die maximal 40 Pa.s aufweisen darf. Entsprechend liegen.die Zugaben in den Grenzen von 0,5 % bis Io

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"Beispiele - . , .'· _v ' '

In ein Becherglas wird die berechnete Menge der organischen, wasserabgebenden Substanz.eingebracht und die entsprechenden Mengen an Kettenverlängerer, Schaumstabilisator und Katalysator zugegeben. Diese Komponenten'werden"mit Hilfe eines Glasstabes während 1 bis 2 Minuten bis zu pastenartiger Konsistenz vermischt; und darauf wird das, Polyurethän-Reaktiv-Gemisch zugegeben. Diese Mischung' wird dann mittels Rührwerk bei einer Geschwindigkeit von . 3000 U/min 30 Sekunden lang gerührt und verstrichen. '

Als PUR-Reaktivsysteme werden die in -bekannter Weise bei Umsetzung von Polyolen mit überschüssigem.Diisocyanat erhältlichen Prepolymeren eingesetzt. ·'..'.

Als Kettenverlängerer .können flüssige Diole, Triole und Polyolkomponenten sowie deren Gemische mit Molekülmassen bis 3000 und einer Funktionalität =2 eingesetzt werden., . . _; . '

Als.Katalysatorsystem können die üblichen Gemische von Amin- und metallorganischen Katalysatoren verwendet werden. .

Als Schaumstabilisator nimmt man zweckmäßig' SiIikonöl. .

Die nachfolgenden Rezepturangaben (Tabelle 1) sollen beispielhaft die Möglichkeiten des Verfahrens'belegen. Zugleich wird der erreichte Effekt durch Gegenüberstellung der Kennwerte des Endproduktes nachgewiesen (Tabelle 2).

Tabelle 1 - Rezepturvariationen

Komponenten- . Ansatznurnmer

zugabe in

i-.iasseteilen „ ' „ _o

4 5 6 . 7 :. S . 9 10

Polyurethan- '. 100,0'-100,0 100,0-100,0 100,0 100,0-100,0 100,D 10O,01C0,0

Reaktiv- . ·.-. . ·

Svsten

Ketteriver-' 13,0 13,25 13,25 13,25 13,05 12,75 13,25 12,75 13,25 12,75 längerungs-

mittel " ' . · .' '

Silikonöl 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25

Katalysator- 0,25 0,25 0,25 0,25„ 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25

gemiscn	0,25	8,75	6,25	12,5	12,5	12,5	1,1	1 Q l,o	OO -JO
Wasser Cellulose- pulver
Gelatine (gemahlen)
Lederstaub

Tabelle 2 - Angabe der mit den Rezepturen 1 - 10 (s. Tabelle i) erzielten Kennwerte' - ..

Technology- '.!eßcrö- Ansatznumrcer ' ;;. ·'

sehe Eigen- ßen" 1 2 3 4 5. δ 7 S; 9 10

schäften ' \

Topfzeit sec. 90 '210 210 ISO ISO 150 ISO 150 150 150 bei Raum- . .

temperatur. - . _ . '.. .

phy.siko- ' ' . ' ...

mechanische . .' ;',

Eigenschaften . .. '. , '' ·

Dichte kg/rn³ .720 S70. S60 820 710 650 765 , 860 84Ό Λ 810

Zugfestig-, ''MPa- 2,13,..1',82.2,CO 1,87 .2,67 1,55 2;38 3,10 3,00 3,26 festigkeit

Elastizi- MPa ' 0,81 0,80 0,91^v0,84 0,94-0,62 1,20 1,58 1,42 1,51 tätsmodul .

bei 100 % . ' :

Dehnung ₍ ' . .

Reißdehnung . % · 380 400 430 660 410 500 300 420 .35Ό.. 400

hygienische

Eigenschaf- / . ." ; - . ' · .

ten ,

IVasserdampf- mg/ 200 300 265 250 260 260 230 230 230 250

durchlas- löcni². . ' .

sigkeit 24 h , '. . ' ...;

IVasserdampf- % 5,3 7,3 7,2 14,7 16,2 16,4 6,3 '6,8 6,s' 7,5

aufnahme .'' ' . ' .' ...

Claims

Erfindungsanspruch ' .

Verfahren zur Herstellung gleichmäßig und feinporig geschäumter, hydrophiler Beschichtungsmassen mittels Zweikomponentenpolyurethansystem mit verlängerter Topfzeit für Kunstleder und beder-Polymer-Verbunde, dadurch gekennzeichnet/ daß hydrophile, hydratwasserhaltige organische Substanzen als wasserabgebende Reaktionshilfsmittel, Keimbildner für die Schaumstoffporen und Füllstoffe zur Eigenschaftsverbesserung des Fertigproduktes bei der Polyurethansynthese mitverwendet werden.