Композиция связующего для изготовления нетканого материала
Использование: в производстве нетканых материалов в качестве связующего. Сущность изобретения: готовят композицию связующего для изготовления нетканого материала. Гетерополимерный латекс состоит из сополимера из ядра и оболочки . Частицы ядра состоят из сополимера бутадиена и акрилонитрила при массовом соотношении (58-62):(38-42) и/или из сополимера бутадиена, стирола и акрилонитрила при массовом соотношении (38-42):(31-35):(25-29). Оболочка состоит из сополимера бутадиена, стирола и акрилонитрила и метакриловой кислоты при массовом соотношении (33-37):(28-32):(21-25):(10-14). Массовое соотношение ядра и оболочки составляет
союз советских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4843260/05 (22) 03.05.90 (46) 23.05.93. Бюл. 3Ф 19 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт нетканых текстильных материалов и Воронежский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института синтетического каучука (72) Н.П,Кузьмина, В.С.Корнеева, M.А,Мурашова, Е,А. Гринфельд, M.À.Æóðèõèíà, В.И.Юрков, С.Д,Павлов, Ш.В.Абдулганиев и
Л.А.Комихина (56) Патент ГДР M 151462, кл. С 081 13/02, 1981.
Авторское свидетельство СССР
М 953037, кл, Р 04 Н 5/02, 1981
Патент Великобритании %1423472, кл, С 3 Р, 1976.
Патент США hh 4351875, кл, В 32 В 27/04, 1982. (54) КОМПОЗИЦИЯ СВЯЗУ!ОЩЕГО ДЛЯ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ НЕТКАНОГО МАТЕРИАЛА (57) Использование: в производстве нетканых материалов в качестве связующего.
Сущность изобретения: готовят композицию связующего для изготовления нетканого материала. Гетерополимерный латекс
Изобретение относится к композициям на основе высокомолекулярных соединений, а именно к водным дисперсиям на основе диенсодержащих латексов, применяемым в производстве нетканых материалов в качестве связующего, „„5U„, 1816776 А1 (si)s С 08 L 19/02, С 08 К 5/42//D 04 Н 1/64 состоит из сополимера из ядра и оболочки. Частицы ядра состоят из сополимера бутадиена и акрилонитрила при массовом соотношении (58-62):(38-42) и/или из сополимера бутэдиена, стирола и акрилонитрила при массовом соотношении (38-42):(31-35):(25-29). Оболочка состоит иэ сополимера бутадиена, стирала и акрилонитрила и метакриловой кислоты при массовом соотношении (33-37):(28-32):(21-25):(10-14). Массовое соотношение ядра и оболочки составляет (75-85):(15-25). Компоненты композиций взяты при следующем соотношении, мас.ч.: гетерополимерный латекс 10-30; поверхностно-активное вещество 0,1-0,3; вода
69,7-89.9. Характеристика латексной пленки связующего: разрывная нагрузка 12,0-22,5
МПа; удлинение 420-1100 ; устойчивость к растворителям (весовое набухание) 54140 (,. Характеристика клеевого нетканого материала: поверхностная плотность 60-63 гlм . разрывная нагрузка по длине 98-119
Mfa, по ширине 34-42 МПа, удлинение по длине 22-24, по ширине 30-33 ; жесткость по длине 3,4-4,5 Гс, по ширине 2,2-2,9
Гс; истирание750-850 циклов; степень набухания в циклогексаноне 650-780, 6 табл.
Целью изобретения является увеличение прочности латексной пленки связующего.
Сущность изобретения состоит в том, что композиция связующего, включающая гетерополимерный латекс, поверхностноактивное вещество и воду, в качестве гете1816776
ЗО
3,0 рополимерного латекса содержит латекс, ядро частиц которого состоит из сополимера бутадиена и акрилонитрила при массовом соотношении (58-62);(38-42) и/или иэ сополимера бутадиена, стирола и акрилонитрила при массовом соотношении (3842):(31-35):(25-29). а оболочка состоит из сополимера батадиена,стирола,акрилонитрила и метакриловой кислоты при массовом соотн о ш е н ии (33-37);(28-32);(21-25):(10-14), при этом массовое соотношение ядра и оболочки составляет (75-85):(15-25), а компоненты композиции взяты при следующем соотношении, мас.ч.:
Гетерополимерный латекс 10 — 30
Поверхностно-активное вещество 0,1 — 0,3
Вода 89,9-69,7
Гетерополимерный латекс получен методом двухстадийной затравочной полимеризации при пониженном содержании поверхностно-активного вещества (см. Получение синтетических латексов и их модифицирование. Материалы Vli Всесоюзной латексной конференции. Воронеж. 1985, с.63-72).
Для обеспечения высокого содержания карбоксильных групп в поверхностном слое полимер-мономерных частиц предварительно синтезируются высококарбоксилированные частицы затравочного латекса. На второй стадии проводится затравочная полимериэация основной части мономеров на ранее сформированных частицах. Готовые латексы характеризуются гетерогенной морфологией частиц типа гидрофобное ядро — ион из и рова нная низко молекул я рная оболочка, Готовый латекс содержит массовую долю сухого вещества 40 — 50% при концентрации ионов водорода 8,0-9,5.
Пример 1, Гетерополимерный латекс получают методом двухстадиной полимериэации.
Первую стадию получения сополимера
1 оболочки частиц проводят по следующему рецепту, мас.ч, íà 100 мас.ч, сополимеров;
Сополимер !(оболочка)
Бутадиен
Стирол
Акрилонитрил
Метакриловая кислота 12
Сульфанол НП-3 (an килсул ьфонат натрия) 2,0 трет-Додецилмерка пта н (ТДМ) Гидроперекись изопропилбензола (гипериэ) 0.1
Ронгалит (формальдегидсульфоксилат натрия) 0,01
Вода 200
Загрузку полимеризатора осуществляют в следующем порядке: вода, сульфанол, "О трет-додецилмеркаптан, метакриловая кислота, стирол, акрилонитрил,бутадиен, гипериз, ронгалит, Сополимериэацию проводят до 95-100% конверсии мономеров с подьемом температуры от 15 до 35 С в течение
"5 10 ч.
Полученный на первой стадии латекс имеет следующие характеристики: сухой остаток 34,8%, рН 4,2, поверхностное натяжение 45,5 мН/м, средний размер частиц 105
Вторую стадию получения сополимера Il ядра и формирования частиц гетерополимерной структуры производят по следующему рецепту, мас.ч на 100 мас.ч. сополимеров:
Бутадиен 40
Стирол 33
Акрилонитрил 27
Сополимер 20
ЗО Едкий натр 0,75
Гипериз 0,1
Ронгалит 0,01
Вода 120.
Полимеризатор загружают в следую35 цем порядке: латекс сополимера i, часть воды, мономеры. В течение 1 ч происходит набухание частиц сополимера в мономерах, затем добавляют 2-3%-ный раствор едкого натра и выдерживают эмульсию в течение
40 30-60 мин при перемешивании. При этом осуществляется частичная нейтрализация карбоксильных групп сополимера I и переход его в оболочку полимерно-мономерных частиц. Затем в полимеризатор добавляют гипериз и ронгалит, Сополимеризацию мономеров в ядре частиц с образованием сополимера II осуществляют до 98 — 100% конверсии мономеров с постепенным подьемом температуры от 15 до 70 С. Получен50 ный латекс характеризуется следующими свойствами: сухой остаток 50%, рН 9,2, поверхностное натяжение 42,5 мН/м, средний размер частиц 190 нм, условная прочность пленки при растяжении 22,5 МПа, относи55 тельное удлинение 430%.
Синтезированный гетерополимерный латекс исходной концентрации при соотношении ядра (сополимер бутадиена: стирол
; акрилонитрил 40: 33: 27) и оболочки (сополимер бутадиена:акрилонитрил:стирол:ме1816776
25
55 такриловая кислота 35:30:23:12) 83:17 мас. разбавляют водой до 15 -ной концентрации и вводят ПАВ "Новость" в количестве 1,0 на массу полимера, тщательно перемешивают. Пропитывающую композицию в виде жидкости или пены наносят на волокнистый холст, состоящий иэ смеси вискозных и лавсановых волокон методом разбрызгивания, пропитки в "жало валов" или комбинированным способом. Пропитанный холст отжимают и сушат последовательно в три стадии при температуре
100 — 140 — 160 С.
Пример 2. Синтез гетерополимерного латекса осуществляют в 2 стадии, соблюдая порядок загрузки компонентов и режим сополимеризации, приведенные в примере
1. Соотношение мономеров на обеих стадиях и соотношение между пропорциями мономеров, используемых для синтеза ядра и оболочки, соответствуют данным, указанным в примере 2 табл,1.
Синтезированный гетерополимерный латекс исходной концентрации при соотношении ядра (сополимер бутадиена: акрилонитрил 60: 40) и оболочки (сополимер бутадиена: акрилонитрил; стирол: метакриловая кислота 33:32:25:10) 75:25 разбавляют водой до 30 -ной концентрации и вводят ПАВ "Лотос" в количестве 1,0 на массу полимера латекса. Пропитывающую композицию наносят на волокнистый холст методом пропитки в "жало валов", отжимают и сушат при температуре 100-160 С последовательно в три стадии, .
Пример 3. Гетерополимерный латекс исходной концентрации, синтезированный описанным в примере 1 способом при соотношении мономеров, указанном в примере
3 табл.1, разбавляют водой до 22 -ной концентрации, вводят ПАВ в количестве 1,0, на массу полимера латекса. Пропитанный холст сушат при температуре от 100 до 160 С. В качестве ПАВ взят сульфонол НП-3.
Пример 4. Гетерополимерный латекс при соотношении мономеров, указанном в примере 4 табл.1, исходной концентрации разводят водой до 13 -ной концентрации, вводят ПАВ в количестве 1,0 на массу полимера латекса. Холст из смеси лавсанового и полиакрилонитрильного волокна пропитывают композицией и сушат при температуре 100 — 160 С. Связующее наносят методом разбрызгивания, ПАВ - сульфонол
Н П-3, Пример 5. В смесь гетерополимерных латексов по примерам 5 и 6 табл.1 10 -ной концентрации. взятых при соотношении
50:50, вводят ПАВ в количестве 1,0 на массу полимера, Холст из смеси лавсанового и полиакрилонитрильного волокна пропитывают композицией и сушат при температуре 100-160 С, Связующее наносят методом разбрызгивания, ПА — алкилсульфонат натрия.
Пример 6. В смесь гетерополимерных латексов по примерам 5 и 7 табл.1 18 (-ный концентрации, взятых при соотношении
70:30, вводят "Новость" в количестве 1,0ь на массу полимера, Холст иэ смеси лавсаноsoro и полиакрилонитрильного волокна пропитывают композицией связующего и сушат при температуре 100-160 С. Связующее наносят методом разбрызгивания, Пример 7, В смесь гетерополимерных латексов по примерам 6 и 8 табл.1 30 -ной концентрации, взятых при соотношении
70:30, вводят ПАВ в количестве 0,1 на массу полимера. Холст из смеси вискозного и лавсанового волокон пропитывают композицией связующего и сушат при температуре 100-160 С.
Пример 8. Гетерополимерный латекс при соотношении ядра и оболочки 72:28 и соотношением мономеров по примеру 9 табл.1 исходной концентрации разводят водой до 20 — ной концентрации. вводят ПАВ в количестве 1,0 на массу полимера, Волокнистый холст пропитывают композицией связующего и сушат при температуре 100—
160 С.
Пример 9. Гетерополимерный латекс при соотношении ядра и оболочки 87:13 и соотношении мономеров по примеру 10 табл,1 исходной концентрации разводят водой до 20 -ной концентрации, вводят ПАВ в количестве 1,07, на массу полимера. Пропитанный волокнистый холст сушат при температуре 100 — 160 С.
Пример 10. Нетканый материал получают проплткой и последующей сушкой холста из смеси вискозного и лавсанового волокон композицией связующего 207,-ной концентрации на основе гетерополимерного латекса при соотношении мономеров по примеру 11 табл.3.
Пример 11, Нетканый материал получают пропиткой и последующей сушкой холста из смеси вискозного и лавсанового волокон композицией связующего 20 -ной концентрации на основе гетерополимерного латекса с соотношением мономеров по примеру 12 табл.1.
Пример 12. Нетканый материал получают пропиткой и последующей сушкой холста из смеси вискозного и лавсанового волокон композицией связующего 20;(,-ной концентрации на основе гетерополимерного латекса с соотношением мономеров по примеру 13 табл,1.
1816776
Пример 13. Нетканый материал получают пропиткой и последующей сушкой холста из смеси вискозного и лавсанового волокон композицией связующего 20%-ной концентрации на основе гетерополимерного латекса с соотношением мономеров Ilo примеру 14 табл,1.
Пример 14. Нетканый материал получают по примеру 1 пропиткой и последующей сушкой волокнистого холста связующим 9%-ной концентрации.
Пример 15, Нетканый материал получают по примеру 1 пропиткой и последующей сушкой волокнистого холста связующим 31%-ной концентрации, Пример 16. Нетканый материал получают по примеру 1 пропиткой и последующей сушкой холста из лавсанового волокна связующим 15%-ной концентрации, Пример 17. Нетканый материал получают по примеру 2 пропиткой и последующей сушкой холста из лавсанового волокна связующим 15%-ной концентрации, Пример 18. Нетканый материал получают по примеру 1 пропиткой и последующей сушкой холста иэ вискозного волокна связующим 15%-ной концентрации.
Пример 19. Нетканый материал получают по примеру 2 пропиткой и последующей сушкой холста из вискозного волокна связующим 15%-ной концентрации, Пример 20. По примеру 2, но в качестве гетерополимерного латекса взят латекс по примеру 7а табл.1.
Пример 21, По примеру 1, но в качестве гетерополимерного латекса взят латекс по примеру 8а табл.1, Пример 22. По примеру 5, íî в качестве ПАВ вводят сульфонол НП-3 в количестве 2,0% на массу полимера латекса.
Пример 23, По примеру 5, но в качестве ПАВ вводят алкилсульфонат натрия в количестве 3,0% на массу полимера латекса.
В зависимости от технологии нанесения связующего и областей назначения материала в пропитывающую композицию могут быть введены различные добавки; пеногасители, красители, пигменты, ПАВ, загустители, коагулянты, Примеры 1-7, 16 — 23 характеризуют составы предложенных компонентов в заявляемых пределах, Примеры 8 — 9 характеризуют составы предложенных композиций при изменении соотношении ядра и оболочки в латексных частицах за предлагаемые пределы.
Примеры 10 — 13 характеризуют составы предложенных композиций при изменении
40 соотношения мономеров в ядре латексов за предлагаемые пределы.
Примеры 14-15 характеризуют составы предложенных композиций при изменении рецептуры связующего за заявляемые пределы.
В табл. 1 представлены характеристики количественного и качественного состава ядра и оболочки гетерополимерных латексов: примеры 1 — 8 характеризуют взаимосвязь структуры латексов в пределах формулы изобретения с их свойствами; примеры 9-16 характеризуют взаимосвязь потребительских свойств латексов и их химического состава за пределами формулы изобретения.
В табл.2 представлены физико-механические свойства гетерополимеров в сравнении с прототипом. Приведенные данные свидетельствуют о значительно более высокой прочности пленок из предлагаемых латексов в сравнении с прототипом.
Физико-механические характеристики сополимеров по прототипу не обеспечивают необходимую разрывную прочность клееным нетканым материалам, В табл,3 приведены составы предлагаемых пропитывающих композиций. Примеры
1 — 13 и 20 — 23 соответствуют рецептурам в заявляемых пределах, В табл.4-6 представлены свойства клееных нетканых материалов различного назначения, полученных по примерам 1 — 23.
Предлагаемые клееные нетканые материалы, полученные по примерам 1 — 7, 16 — 19 и 20 — 23 табл,4, 5, 6, по своим физико-химическим и физико-механическим свойствам соответствуют предъявленным требованиям, Уменьшение массовой доли оболочки гетерополимерного латекса ниже установленного оптимального предела (см.пример
9 табл.4) ухудшает прочностные свойства клееного полотна, повышает жесткость, что ухудшает гриф материала.
Увеличение массовой доли оболочки гетерополимерного латекса выше установленного оптимального приодела (см.пример 8 табл.4) снижает устойчивость клееного полотна к воздействию растворителей, придает материалу липкость, снижает устойчивость к истирающим воздействиям.
Изменение соотношения мономеров в ядре латексов эа предлагаемые пределы (см,примеры 10 — 13 табл.4) не позволяет получить клееные полотна в соответствии с предъявляемыми к ним требованиями, Использование пропитывающей композиции с концентрацией в ней полимерной фазы ниже предлагаемого нижнего предела
1816776
Гетерополимерный латекс
Поверхностноактивное вещество
Вода
10-30
0,1-0,3
89,9-69,7
Таблица !
Рецептура получения гетеропалимерныхлатексав(мас.ч, на 100 мас. сопалимеоа) Соотношение маномеров на стадии синтеза оболочки частиц
Соотношение мономеров на стадии синтеза ядра частиц
Пример
Соотношение ядра:оболочка, мас.
Бд Ст
Бд
MAK
Ан
Ан
12
14
12
12
12
12
35 зз
37
35 зо
32
2В зо зо
3О зо за и
21
23
23 и гз гз
ВЗ:17
75:25
85:15
В5:15
85:15
77:23
75:25 багга
27
4О
27
29
42
39
72:28
87:13
1О
23 гз
12
30 зо
30 зо
35 зо
85:I5!
2 гз
75:25
Зо
Зв
80:20
85:15 зо за
23 и
12
13
75;25, 85:15
19
15.
З7
36
26 в
З7
Зз
21
28
32 зв
75:25
80;20
14
7а ва (пример 14 табл.4) не обеспечивает необходимый привес связующего, что отрицательным образом сказывается на потребительских свойствах полотна: низкая прочность, устойчивость к истиранию, к набуханию в циклогексаноне.
Использование пропитывающей композиции с концентрацией в ней полимерной фазы выше предлагаемого верхнего предела (пример 15 табл.4) приводит к повышенному содержанию связующего в готовом полотне, что придает материалу жесткость, ухудшает гриф, приводит к перерасходу сырья.
Таким образом выбранные пределы в соотношении мономеров ядра и оболочки, соотношении массовой доли ядра и оболочки гетерополимерных латексов, в количественном составе композиции связующего в комплексе обеспечивают материалам заданные характеристики и позволяют улучшить ряд потребительских свойств, таких как прочность, устойчивость к истиранию, к набуханию в агрессивных средах, создать клееным материалам тканеподобный гриф, улучшить экологию производства клееных нетканых полотен, Высокие, в 1-3 раза превышающие аналогичные характеристики прототипа, физико-механические свойства пленок из гетерополимерных латексов обеспечивают клееным полотнам повышение разрывной нагрузки по сравнению с нормой в 1 5 — 1,6 раза при сохранении эластичности и тканеподобного грифа клееных нетканых материалов. Применение данных гетерополимерных латексов в качестве связующего позволяет в среднем на 30"-,ь повысить устойчивость клееного полотна к циклогек5 санону, что обеспечивает технологичность дальнейших процессов изготовления столовой клеенки у потребителя.
Формула изобретения
Композиция связующего для изготовле10 ния нетканого материала, включающая гетерополимерный латекс, частицы которого состоят из ядра и оболочки, поверхностноактивное вещество и воду, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью увеличения прочно15 сти латексной пленки связующего, композиция в качестве гетерополимерного латекса содержит латекс, ядро частиц которого состоит из сополимера бутадиена и акрилонитрила в массовом соотношении
20 58 — 62:38 — 42 и/или из сополимера бутадиена, стирола и акрилонитрила в массовом соотношении 38-42;31-35. 25-29, а оболочка состоит из сополимера бутадиена, стирола, акрилонитрила и метакриловой кислоты в
25 массовом соотношении 33-37:28-32:2125;10-14, при этом массовое соотношение ядра и оболочки составляет 75-85:15-25, а компоненты композиции взяты при следующем соотношении, мас.ч.:
Лагекс ническо лича ются со роч
Клееный нетканый материал удовлетворяет комплексу требований, отличается высокими потребительскими свойствами
Низкая устойчивость нетканого материала к воздействию агрессивных сред, износоустойчивость. истиранию. Низкие физико-механические характеристики нетканых материалов, повышенная жесткость.
Нетканый матер!тая характеризуется повышенной жесткостью.
Нетканый материал характеризуется низкой прочностью.
Нетканый материал характеризуется низкой устойчивостью к органическим растворителям, жесткостью.
Коагуляция в процессе синтеза.
Каагуляция в процессе синтеза.
Латаю обладает высоксй ирештиикй и мехшвмвоюй устсктььтвость О, лвтвг3:глге lll84ltH оттвтьъатся еглззя:Вт пров«ютьюи ягштивтсстьью.главный нетканый маге. гьшл удоВлРгворюет кстчгвивху гребсяи ННА, отлумзепся высокими потсебителшкьвм сия талям
1816776
1816776
Е
CQ
Cl
Ф
Е
О. (: о
>Я
Б
:т
К о с
Е о х
Я
S с о
Q. с
lc
1816776 1816776 с ID Ф 4Ф 5 Х с о сс о о. C о чс C) Ф о OL S Cl. с. Ю С 4 Ю ID о О. 2 S cL с о. Ф 2 о х Е о Х фь «СЧ О вЂ” СЧ СО ОЪ О О С 4 Ю СО crм о ССММСЧф ID ь О С 4 СД аР со о 4 > фсо О О 4С4 °,С С 4 О) СП о 02 о СО О> Д 2 ;р Vi о ь Ю С И Ю о о l о с о л Q. Щ aI al 0I Ф cO Z S Z ID z c ае 0 Ф ф о о IO IO 04 Ф iЖФ Z 020gg С5С л . 3(Ь с о al о 5".* СС Ф 2с л 04 М Ю Я Ф 0 атее е 5 Ф С Ф 4-5ЕхС ОЕ4-5 О 2О 540 4о с с сос о С4 * ае. ае z со*о О О 5 C I0 Ф л а CO Ф IC al Ф Х z ca Ф а 2 и CO а к ф. Ia % л 04 С g:* 5 g Е 4- 5 О 20 sfo Ъ Ф 5 а. Ф 533 ооа Iо . ъ М с Ф IO о с CC Сс 4О Сс о Z х а д Е 4„ Ф О ОО (: ? 4f с Ф CO х о C с Щ Z лCf C о х а al Ф 4 о ио Ф с 5 о о с о л о 2 Ф о Z о о о с CZ Ф 2 х 2i l Ф Х х z Ф Iо S о (-4 сч с с с0 С-,Ю, Ю о СОС4 ММ СЧ С4 О Э ф „e счо ь СО N М Л Сс,р, DI СЧ ь СОС 4 ММ 04С 4 М СОЮ Сч ОСЧ 3 сг С 4 С Ъ ЧС М СО О o ССЧ 44 С 4 CO МСЧ I СО iD ID ю о СО С> СЧ С 4 al СЧ l С CQ ID ф ao IIO oo o-. Юо с О4 С 4 O) Чс М. сЧ <м Ю O ЧС СЧ М,4.- 4 ICI ID m CЮ ф o o е сч м с- CD г О1 . „,, СС4О> О О М С"4 СЧ °;у r- l,О мо СЧЮ Ю М С 4М МСЧ CD ICt ю с 4ю ЕСЧ О СОСЧ Мс о, О ОЪ дф фс ь т с О4 сч М СЧ С М 444 1816776 20 Таблица 5 Таблица 6 Свойства нетканых прокладочных материалов для швейной промышленности и медицинского назначения Составитель Т. Бровкина Техред М.Моргентал Корректор М. Петрова Редактор Г. Бельская Заказ 1707 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Свойства клееных нетканых материалов — объемного утеплителя для швейной промышленности
