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Technisches
Gebiet
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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.
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Diskussion
des Standes der Technik
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Zusammenfassung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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Genaue Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Die
bevorzugten Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der Zusammensetzung sind in den folgenden Beispielen ausgeführt.
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Beispiel 1
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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.
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Beispiel 2
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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.
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Beispiel 3
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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.
