[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung mit Polyurethan beschichteter
textiler Flächengebilde, mit Polyurethan beschichtete textile Flächengebilde und
ihre Verwendung zur Herstellung atmungsaktiver und wasserabweisender Ausrüstungen.
[0002] Für Sport-, Freizeit- und Regenschutzkleidung sind zunehmend Gewebe gefragt, die
einerseits außen wasser- und windabweisend ausgerüstet sind, andererseits von innen
nach außen Wasserdampf ableiten. Zu diesem Zweck werden die dafür vorgesehenen Textilien
hydrophobiert. Hierdurch erreicht man zwar gute Atmungsaktivität und Wasserabweisung
(Abperleffekt), aber keine Wasserdichtigkeit. Zur Verbesserung der Wasser- dichtigkeit
wurden in den letzten Jahren mehrere Neuentwicklungen vorgestellt, wid sie z.B. in
Chemiefasern/Textilindustrie, 36./88. Jahrgang, 1986, S. 66 beschrieben sind. Eine
Möglichkeit besteht in der Kaschierung eines Trägermaterials mit Membranen oder mikroporösen
Folien auf Basis hydrophiler Copolyester oder Polyurethane, wobei z.T. die Porösität
durch Feinperforierung der Kunststoffbahnen mittels Elektronenstrahlung nachträglich
geschaffen werden muß. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Beschichtung eines
Trägers mit lösungsmittelhaltigen Polyurethanen unter Ausbildung einer kompakten,
mikroporösen PU-Schicht. Allen diesen Verfahren haften Nachteile insofern an, daß
bei der Kaschierung Lösungsmittelkleber und bei der Beschichtung Lösungsmittel verwendet
werden müssen, deren Verarbeitung zunehmend Probleme hinsichtlich Kosten, Brennbarkeit,
Toxizität und Umweltverschmutzung bereiten.
[0003] Es ist deshalb vorgeschlagen worden, die aufwendige Kaschierung oder die ökologisch
bedenkliche Beschichtung mit lösungsmittelhaltigen Polymeren durch eine Beschichtung
mit wässrigen Dispersionen zu ersetzen.
[0004] Ein solches Verfahren wird in der DE-PS 29 31 125 beschrieben. Nach diesem Verfahren
wird ein faseriges, poröses Bahnenmaterial mit einer wässrigen, ionischen Dispersion
eines Polyurethans mit kovalent gebundenen, löslichkeitsvermittelnden, ionisierbaren
Gruppen imprägniert und anschließend mit wässrigen Säure- oder Laugenlösungen koaguliert.
Die Verfahrensweise bedingt das Arbeiten mit großen Flüssigkeitsmengen, einmal bei
der Koagulation selbst, dann aber auch beim Auswaschen und Neutralisieren des verwendeten
Koagulans; das bedeutet, daß man für diesen Prozeß Aggregate in einer Vielzahl benötigt,
wie sie in den meisten Ausrüstungsbetrieben nicht vorhanden sind. Weiterhin entspricht
eine Koagulationsdauer von 5 Minuten nicht üblichen Praxisbedingungen, weil sie eine
rationelle Fertigung unmöglich macht. Es hat sich außerdem als nachteilig erwiesen,
daß ab bestimmten Schichtdicken, die für eine ausreichende , wasserdichte Beschichtung
notwendig sind, Schwierigkeiten auftreten, eine durchgehende Koagulation des Polymeren
zu erreichen. Weitere Nachteile des Verfahrens nach DE-PS 29 31 125 sind, daß die
koagulierten Teilchen von grober Struktur sind und nur eine geringe mechanische Haftung
untereinander und zum Substrat besitzen, so daß sie schon während der Koagulation
zum Teil abgelöst werden und die Maschinen verschmutzen. Auch beim fertig ausgerüsteten
Textil wird die Beschichtung bei Reinigung und Wäsche zu einem großen Teil extrahiert
oder abgelöst. Als besonders nachteilig wird ein Farbtonumschlag (Grauschleier) nach
der Trocknung des berschichteten Bahnenmaterials angesehen.
[0005] Aufgabe der Erfindung ist es ,die Dauerhaftigkeit der auf einem solchen Bahenmaterial
aufgebrachten Polyurethanschicht zu verbessern und damit eine langdauernde, auch
Reinigung und Wäsche überstehende Waserdichtigkeit des beschichteten Materials zu
erreichen.
[0006] Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein verbessertes Verfahren zur Beshichtung textiler
Flächengebilde mit wässrigen Polyurethandispersionen bereitzustellen, das mit geringeren
Flüssigkeitsmengen auskommt und apparativ weniger aufwendig ist.
[0007] Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Kennzeichens von Anspruch 1. Hierbei
wird in einfacher Weise, nämlich in einer bekannten und üblichen in-line-Zweistrichtechnik,
wie sie z.B. bei der Beschichtung mit PVC-Plastisolen angewendet wird, ein textiles
Flächengebilde mit mindestens zwei wässrigen Polyurethandispersionen entgegengesetzter
Ladung nacheinander naß-in-naß beschichtet, anschließend getrocknet und gegebenenfalls
hydrophobiert.
[0008] Die für das erfindungsgemäße Verfahren anwendbaren Polyurethandispersionen sind handelsüblich
und werden nach bekannten Verfahren hergestellt, wie z.B in der DE-OS 29 31 044 beschrieben.
Sie enthalten Polyurethane mit an der Polymerhauptkette kovalent gebundenen, ionischen
bzw. ionisierbaren Gruppen, die die Dispergierung des Polymeren in Wasser ermöglichen.
Handelt es sich bei den löslichkeitsvermittelnden, kovalent gebundenen Gruppen um
Carboxyl- bzw. Sulfonsäuregruppen bzw. deren Salze, spricht man von anionischen Polyurethandispersionen.
Ist die solubilisierende, kovalent an die Polymerkette gebundene Gruppe eine Aminogruppe
bzw. deren Salz, handelt es sich um eine kationische Polyurethandispersion.
[0009] Solche Dispersionen enthalten vielfach einen Feststoffanteil zwischen 10 und 60
Gew.-%, üblicherweise zwischen 30 und 50 Gew.-%. Die Viskosität der handelsüblichen,
wässrigen Polyurethandispersionen kann in weiten Bereichen zwischen 10 und 200.000
mPa.s schwanken. Um die Viskosität einer Paste der angewendeten Beschichtungstechnologie
anzupassen, ist es vielfach notwendig, entweder die Viskosität der Dispersion durch
Verdünnen mit Wasser zu senken oder umgekehrt, durch Zugabe geeigneter, vorzugsweise
handelsüblicher, nichtionogener Verdickungsmittel auf Polyurethanbasis, auf das gewünschte
Maß anzuheben. Solche Verfahrensschritte sind dem mit der Beschichtungstechnologie
vertrauten Fachmann geläufig, und er kann mit wenigen Vorversuchen die richtige Auswahl
nach Art und Menge der notwendigen Viskositätsregulatoren ermitteln. Auftretende
Schaumprobleme können hierbei durch Zugabe geringer Mengen Entschäumungsmittel unterdrückt
werden. Vorzugsweise werden die Beschichtungspasten auf Viskositäten zwischen 50.000
und 200.000 mPa.s eingestellt. Für Vorstrich und Deckstrich nach der in-line-Zweistrichtechnologie
werden die anionische und kationische Polyurethandispersion im Gewichtsverhältnis
1:2 bis 2:1, vorzugsweise im Gewichtsverhältnis 1:1 eingesetzt. Besonders bevorzugt
werden solche Gewichtsmengen an entgegengesetzt geladenen wässrigen Polyurethandispersionen,
daß die anionischen und die kationischen, kovalent gebundenen, löslichkeitsvermittelnden
Gruppen in stöchiometrisch äquivalenten Mengen vorliegen.
[0010] Erfindungsgemäß kann so verfahren werden, daß als erster Strich die anionische Dispersion
auf das Substrat aufgestrichen und anschließend, naß-in-naß, die kationische Dispersion
aufgebracht wird oder umgekehrt, daß als Vorstrich die kationische Polyurethandispersion
und als Deckstrich die anionische Dispersion ohne Zwischentrocknung verwendet wird.
[0011] Vorstrich und Deckstrich können hierbei jeweils als Kompaktstrich aufgetragen werden,
z.B. nach der Luftrakelmethode. In einer bevorzugten Ausführungsform kann aber auf
den kompakten Vorstrich der Deckstrich als Schaum, z.B. mit einer Walzenrakel, aufgebracht
werden. Der Schaumauftrag verleiht dem so ausgerüsteten textilen Material einen besonders
weichen und voluminösen Griff und einen guten textilen Fall.
[0012] Unter Berücksichtigung der bereits genannten Gewichtsverhältnisse der anionischen
und kationischen Dispersionen zueinander werden die Naßauflagen an anionischer und
kationischer Beschichtung in einem solchen Bereich ausgewählt, daß das ausgerüstete
Material eine Gesamttrockenauflage zwischen 5 und 50 g/m², vorzugsweise zwischen 15
und 35 g/m², aufweist.
[0013] Nach der naß-in-naß-Beschichtung des Trägermaterials wird die Ausrüstung auf den
in der Beschichtungstechnik verwendeten Aggregaten in üblicher Weise bei Temperaturen
zwischen 80 und 180°C, bevorzugt zwischen 120 - 140°C, getrocknet und gegebenenfalls
im noch warmen Zustand leicht kalandert.
[0014] Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, das mit Polyurethan beschichtete Material
anschließend noch einer Hydrophobierung, vorzugsweise unter Verwendung einer Fluorcarbonharz-
oder Silikonharzemulsion, zu unterziehen.
Die technischen Effekte der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgerüsteten textilen
Materialien sind den nachfolgenden Beispielen zu entnehmen. Als besonders vorteilhaft
gegenüber den bekannten Verfahren der Technik hat sich herausgestellt, daß eine ausgezeichnete
Haftung der Beschichtung zum textilen Substrat gegeben ist, die sich in einer guten
Wasch- und Reinigungsbeständigkeit widerspiegeln. Farbtonänderungen unter Ausbildung
eines Grauschleiers sind bei Produkten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht
zu beobachten.
Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem Stand der Technik
liegen darin, daß die in der Beschichtungstechnologie vorhandenen apparativen Einrichtungen
ohne zusätzliche Aggregate und Investitionen benutzt werden können und zeitaufwendige
Spülvorgänge und hierdurch Abwasserbelastungen mit Spülwässern vermieden werden.
[0015] Die Erfindung betrifft ferner die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten
und mit Polyurethan beschichteten, textilen Flächengebilde und ihre Verwendung zur
Herstellung atmungsaktiver, wasserdampfdurchlässiger, jedoch wasser- und windabweisender
Kleidung oder von technischen Textilien, wie z.B Zeltplanen, oder von Lederersatzprodukten.
Die ausgerüsteten Textilien kann man nachträglich schleifen oder schmirgeln und ihnen
so ein verloursartiges bzw. ein verlourslederartiges Aussehen verleihen, ohne die
sonstigen technischen Eigenschaften zu verschlechtern. Es ist auf diese Weise möglich,
Lederersatzstoffe zu erzeugen.
Beispiel 1:
Vorstrich:
[0016] Man bereitet eine Paste aus
100 Gew.-teilen einer wässrigen, kationischen Polyurethandispersion mit einem Feststoffgehalt
von 30 Gew.-% und einer Viskosität von 50 mPa.s, hergestellt nach bekanntem Verfahren
aus einem Polypropylenglykol mit der Molmasse 1000 und einer Hydroxylzahl von 112,
aus Dicyclohexylmethandiisocyanat und N-Methyldiethanolamin als löslichkeitsvermittelnde,
kationische Komponente und
5 Gew.-teilen einer 50 %igen wässrigen Lösung eines nichtionogenen Verdickungsmittels
auf Polyurethanbasis (z.B. BORCHIGEL L 75).
[0017] Die Paste hat eine Viskosität von 60.000 mPa.s (Brookfield RVT, Spindel 6 / 10 U
min⁻¹). Die Paste wird nach der Luftrakelmethode auf ein handelsübliches Popelinegewebe
aus Polyester/Baumwolle 66/33 mit einem Flächengewicht von 160 g/m² aufgestrichen
und ergibt eine Naßauflage von 30 g/m².
Deckstrich:
[0018] Ohne Zwischentrocknung behandelt man das so vorgestrichene Gewebe in einem zweiten
Strich mit einer Paste folgender Zusammensetzung:
70 Gew.-Teile einer wässrigen, anionischen Polyurethandispersion mit einem Feststoffgehalt
von 40 Gew.-% und einer Viskosität von 300 mPa.s, hergestellt nach bekanntem Verfahren
aus einem Polyetherpolyol (Propylenoxid/Ethylenoxid-Addukt auf Basis Glycerin mit
einer Molmasse von 4000), aus Isophorondiisocyanat und Dimethylolpropionsäure als
löslichkeitsvermittelnde, anionische Komponente.
1 Gew.-Teil Entschäumungsmittel auf Mg-Stearatbasis,
23 Gew.-Teile Wasser und
6 Gew.-Teile Verdickungsmittel (BORCHIGEL L 75).
Die Naßauflage für den zweiten Strich beträgt 40 g/m².
[0019] Das beschichtete Gewebe wird nun im Lufttrockenschrank bei 90°C 2 Minuten getrocknet
und anschließend einer Hydrophobierung unterzogen. Hierzu wird es in einer Flotte
aus 40 g/l einer Fluorcarbonharzemulsion getaucht, auf 43 % Naßauflage abgequetscht
und 4 Minuten bei 170°C im Trockenschrank getrocknet und kondensiert. Anschließend
wird das Gewebe auf einem Zweiwalzenkalander zwischen einer Stahl- und einer Kunststoffwalze
kalandert, wobei die Temperatur der Stahlwalze 170°C, der Druck 150 kg/cm² linear
und die Arbeitsgeschwindigkeit 10 m/min betragen. Das so ausgerüstete Gewebe hat eine
Gesamttrockenauflage von 21 g/m² an Polyurethan. Die Meßergebnisse sind in der Tabelle
aufgeführt.
Beispiel 2:
[0020] Nach der gleichen Verfahrensweise wie in Beispiel 1 beschrieben wird als erster Strich
eine wässrige, anionische polyurethandispersion und als zweiter Strich eine wässrige,
kationische Polyurethandispersion auf ein Gewebe aufgebracht. Hierzu werden Pasten
folgender Zusammensetzung verwendet:
Vorstrich:
[0021] 75 Gew.-Teile einer wässrigen, anionischen Polyurethandispersion mit einem Feststoffgehalt
von 40 Gew.-% und einer Viskosität von 40 mPa.s, hergestellt nach bekannten Verfahren
aus einem linearen, hydroxylgruppenhaltigem Polyester auf Basis Diethylenglykol
und Adipinsäure mit einer OH-Zahl von 43, aus Trimethyl-1, 6-hexamethylendiisocyanat
und Dimethylolpropionsäure als löslichkeitsvermittelnde, anionische Komponente,
1 Gew.-Teil Entschäumungsmittel auf Ca-Stearatbasis 18 Gew.-Teile Wasser
6 Gew.-Teile einer 50 %igen wässrigen Lösung eines nichtionogenen Verdickungsmittels
auf Polyurethanbasis (BORCHIGEL L 75).
Naßauflage : 30 g/m²
Deckstrich:
[0022] 90 Gew.-Teile einer wässrigen, kationischen Polyurethandispersion mit einem Feststoffgehalt
von 30 Gew.-% und einer Viskosität von 50 mPa.s, hergestellt, wie in Beispiel 1 beschrieben.
4 Gew.-Teile einer wässrigen Verdickungsmittellösung auf Polyurethanbasis
Naßauflage: 30 g/m²
[0023] Das fertig ausgerüstete Gewebe hat eine Gesamttrockenauflage an Polyurethan von
17 g/m² und liefert, nach einer Nachhydrophobierung gemäß Beispiel 1, die in der Tabelle
aufgeführten Meßwerte.
Beispiel 3:
[0024] Ein wie im Beispiel 1 beschriebenes Gewebe wurde im Luftrakelverfahren mit einer
Streichpaste folgender Zusammensetzung gestrichen:
80 Gew.-Teile einer wässrigen, kationischen Polyurethandispersion mit einem Feststoffgehalt
von 30 Gew.-% und einer Viskosität von 200 mPa.s, hergestellt nach bekanntem Verfahren
aus einem Gemisch an Polyolkomponenten aus Polypropylenglykol einer Molmasse von 1000,
Trimethylolpropan und Ethylenglycol, aus Dicyclohexylmethandiisocyanat und N-Methyldiethanolamin
als löslichkeitsvermittelnde, kationische Komponente,
2 Gew.-Teile Entschäumungsmittel auf Stearatbasis
5 Gew.-Teile Verdickungmittel (BORCHIGEL L 75)
13 Gew.-Teile Wasser
[0025] Die Naßauflage für den Vorstrich betrug 60 g/m², entsprechend einer Trockenauflage
von 15 g/m².
[0026] Eine Mischung aus
95 Gew.-Teilen einer wässrigen, anionischen Polyurethandispersion mit einem Feststoffgegehalt
von 40 Gew.-%, wie sie im Beispiel 1 verwendet worden ist,
2 Gew.-Teile Schaumhilfsmittel auf Basis eines Sulfosuccinamats
3 Gew.-Teile Schaumstabilisator auf Basis Ammoniumstearat
wurde mit einem Mathis-Labormixer auf ein Schaumlitergewicht von 250 g aufgeschäumt
und im Walzenrakelverfahren mit einer Schichtdicke von 0,25 mm auf die noch nasse
Vorbeschichtung aufgetragen. Das so beschichtete Gewebe wurde in einem Benz-Labortrockner
bei 90°C 2 Minuten getrocknet und anschließend im noch warmen Zustand leicht kalandert.
Das so vorbereitete Gewebe wurde nun wie im Beispiel 1 hydrophobiert und nachkalandert.
Es hat eine Gesamttrockenauflage von 39 g/m² und weist die in der Tabelle aufgeführten
Werte auf.
Beispiel 4:
[0027] Analog Beispiel 1 werden folgende Pasten eingesetzt.
Vorstrich:
[0028] 100 Gew.-Teile einer wässrigen, kationischen Polyurethandispersion mit einem Feststoffgehalt
von 30 Gew.-% und einer Viskosität von 50 mPa.s, hergestellt wie in Beispiel 1 beschrieben.
5 Gew.-Teile einer 50 %igen wässrigen Lösung eines nichtionogenen Verdickungsmittels
auf Polyurethanbasis (z.B. BORCHIGEL L 75)
Die Naßauflage beträgt 30 g/m².
Deckstrich:
[0029] 75 Gew.-Teile einer wässrigen, anionischen Polyurethandispersion mit einem Feststoffgehalt
von 40 Gew.-% und einer Viskosität von 40 mPa.s, hergestellt nach bekannten Verfahren
aus einem linearen, hydroxylgruppenhaltigen Polyester auf Basis Diethylenglykol
und Adipinsäure, mit einer OH-Zahl von 43, aus Trimethyl-1,6-hexamethylendiisocyanat
und Dimethylolpropionsäure als löslichkeitsvermittelnde, anionische Komponente,
1 Gew.-Teil Entschäumungsmittel auf Ca-Stearatbasis
18 Gew.-Teile Wasser
6 Gew.-Teile einer 50 %igen wässrigen Lösung eines nichtionogenen Verdickungsmittels
auf Polyurethanbasis.
Die Naßauflage beträgt 25 g/m².
Nach Aufarbeitung wie in Beispiel 1 beträgt die Gesamttrockenauflage an Polyurethan
16,5 g/m².
Die Meßergebnisse sind in der Tabelle aufgelistet.

Legende zur Tabelle:
[0030] Zur Bestimmung der Meßwerte werden folgende Methoden angewendet:
Wassersäule nach DIN 53 886
Wasserdampfdurchlässigkeit nach DIN 53 333
Spraytest nach AATCC 22-1974
[0031] Die Reinigung erfolgt auf einer BÖWE R8-Reinigungsanlage in Perchlorethylen unter
Zusatz von 2 g/l Reinigungsverstärker während 8 min und reversierendem Lauf unter
Beiladung. Die Feuchtigkeit oberhalb der Flotte beträgt 65 % rel. Luftfeuchte. Anschließend
wird in klarem Perchlorethylen 3 min gespült, geschleudert und getrocknet.
1. Verfahren zur Herstellung eines mit Polyurethan beschichteten textilen Flächengebildes
durch Naßbeschichtung des textilen Materials mit einer wässrigen, ionischen Dispersion
eines keine freien Isocycanatgruppen mehr enthaltenden Polyurethans mit kovalent
gebundenen, löslichkeitsvermittelnden, ionisierbaren Gruppen, und anschließender
Trocknung des beschichteten Materials sowie gegebenenfalls zusätzlicher Hydrophobierung,
dadurch gekennzeichnet, daß man entweder zuerst mit einer wässrigen, kationischen Dispersion eines Polyurethans
mit kovalent gebundenen, löslichkeitsvermittelnden, kationischen Gruppen und danach
mit einer wässrigen, anionischen Dispersion eines Polyurethans mit kovalent gebundenen,
löslichkeitsvermittelnden, anionischen Gruppen oder zuerst mit einer wässrigen anionischen
Dispersion eines Polyurethans mit kovalent gebundenen, löslichkeitsvermittelnden,
anionischen Gruppen und danach mit einer wässrigen, kationischen Dispersion eines
Polyurethans mit kovalent gebundenen löslichkeitsvermittelnden kationischen Gruppen
beschichtet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die anionische und die kationische Dispersion in Gewichtsverhältnis 1 :
2 bis 2 : 1, bevorzugt im Gewichtsverhältnis 1 : 1 verwendet.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die kationische und die anionische Dispersion in solchen Mengen verwendet,
daß die anionischen und kationischen, kovalent gebun denen, löslichkeitsvermittelnden
Gruppen in stöchiometrisch äquivalenten Mengen vorliegen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die anionische und die kationische Dispersion als kompakte Schicht aufträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die erste Dispersion als kompakte Schicht und die zweite Dispersion als
geschäumte Schicht aufträgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man Dispersionen mit einem Feststoffgehalt von 10 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise
von 20 bis 50 Gew.-% verwendet.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man Dispersionen einer Viskosität von 10 bis 200.000 mPa.s, vorzugsweise von
200 bis 100.000 mPa.s verwendet, deren Viskosität gegebenenfalls durch Verdünnung
mit Wasser oder Zusatz von Verdickungsmitteln eingestellt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Naßauflagen an anionischer und kationischer Beschichtung in einem Bereich
ausgewählt sind, daß das getrocknete und gegebenenfalls hydrophobierte textile Material
mit 5 bis 50 g/m² vorzugsweise 15 bis 35 g/m² Polyurethan beschichtet ist.
9. Mit Polyurethan beschichtetes, textiles Flächengebilde, erhältlich nach dem Verfahren
gemäß Ansprüchen 1 bis 8.
10. Verwendung der mit Polyurethan beschichteten textilen Flächengebilde nach Anspruch
9 zur Herstellung atmungsaktiver, wasserdampfdurchlässiger, wasser- und windabweisender
Kleidung oder technischer Textilien oder von Lederersatzprodukten.