Уплотненная связующим ткань, способ ее производства и ее использование
Изобретение относится к новой связующей системе и ее использованию для связывания и упрочнения тканей, а также изделиям, содержащим такие связанные ткани. Связующая система по изобретению содержит от 5 до 70 вес.% полимеризатов на основе карбоновой кислоты, не содержащих низкомолекулярных сшивающих агентов с молекулярной массой <1000 г/моль, и от 95 до 30 вес.% крахмала или смеси крахмалов. Использование связующей системы по изобретению позволяет получить материалы, обладающие улучшенной устойчивостью окраски в течение длительного времени, а также соответствующие требованиям экологической безопасности, механической прочности, термической устойчивости и влагостойкости, предъявляемым к данному типу материалов. Материалы, соответствующие изобретению, предназначены для производства прокладочной основы для тонких мембран с покрытием, настила пола и водоотталкивающей защитной обшивки, а также текстильной основы или тканевого усиления настила пола, в частности ковров и настила пола из поливинилхлорида, или для облицовочного материала, предназначенного для облицовки стен внутри и снаружи зданий, а также мебели. 4 н. и 15 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к новым связующим системам, предназначенным для уплотнения тканей, уплотненным ими тканям, их производству, а также продуктам, содержащим связующую систему или снабженную ею текстильную поверхность.
Ткани, в частности, те ткани, которые используют в качестве облицовочного материала для производства материалов с покрытием, должны удовлетворять различным требованиям. Примерами использования подобных облицовочных материалов являются, помимо прочего, текстильная основа коврового покрытия, тканевое усиление настила пола из поливинилхлорида или кровельных листов.
Для использования в производстве кровельных листов соответствующая прокладочная основа применяемых облицовочных материалов должна обладать достаточной механической прочностью, такой как приемлемая прочность перфорации и приемлемая прочность при растяжении, что проявляется, например, в ходе дополнительной обработки, такой как битуминизация и укладка. Кроме того, нужна высокая стойкость к тепловому напряжению, например во время битуминизации, или к лучистому нагреву и распространению пламени.
При использовании в производстве настила пола с покрытием, таких как настил пола из поливинилхлорида, к подобным облицовочным материалам предъявляются дополнительные требования. В данной области применения указанные облицовочные материалы должны не только отвечать требованиям механической/термической прочности, но также не должны выделять газообразных веществ, поскольку иначе во время производства может наблюдаться образование вздутий, например, вследствие образования водяного пара. Такое образование вздутий может вызывать серьезные проблемы и приводить к потерям в выходе продукции и/или плохому качеству.
При использовании в производстве поверхностей для внутренней и наружной облицовки зданий к подобным облицовочным материалам предъявляются дополнительные требования. В данной области применения указанные облицовочные материалы должны не только отвечать требованиям механической/термической прочности, но также должны обладать декоративными свойствами, которые должны оставаться неизменными или почти неизменными на протяжении длительного периода времени.
Помимо указанных технических требований, экологическая совместимость и/или новые законодательные нормы порождают потребность в замене существующих, отчасти уже хорошо функционирующих, систем новыми соответствующими системами. В качестве примера можно привести промышленные стандарты, такие как DIN EN 14041, или изменения законодательства, такие как постановление REACH (Registration, Evaluation, Authorisation and Restrictions of Chemicals - Регистрация, оценка, разрешение и ограничение химических веществ).
Связующие системы, используемые до сих пор для уплотнения тканей, основываются на термопластичных и/или термореактивных связующих системах. К их примерам относятся аминопласты и связующие на основе акрилатов.
Связующие системы на основе поликарбоксилатов и крахмала известны из ЕР-А-2192153. Кроме этого, связующие системы на основе поливинилацетата и крахмала известны из ЕР-А-2607533. Указанные связующие системы уже доказали свою пригодность для производства и уплотнения тканей и обладают достаточной теплостойкостью. Однако, для использования в некоторых областях применения необходимо повысить влагостойкость и устойчивость окраски. Кроме этого, важной целью работы над связующими является снижение их стоимости.
Таким образом, имеется серьезная потребность в разработке новых связующих систем для уплотнения тканей, предназначенных к использованию в качестве вкладок, которые, с одной стороны, отвечают техническим требованиям и законодательным нормам, а с другой стороны, приемлемы с экономической точки зрения и обладают улучшенной устойчивостью окраски в течение длительного периода времени.
Следовательно, целью настоящего изобретения является обеспечение новых связующих систем, предназначенных для уплотнения тканей, которые, с одной стороны, отвечают техническим требованиям и законодательным нормам, а с другой стороны, приемлемы с экономической точки зрения и обладают улучшенной устойчивостью окраски в течение длительного периода времени. Другой целью является пригодность связующих систем для обработки посредством известных или существующих способов с тем, чтобы сохранить низкий уровень инвестиций.
Таким образом, предметом настоящего изобретения является ткань, которая уплотнена при помощи связующей системы, содержащей:
а) от 5 до 70% вес. полимеризатов на основе карбоновой кислоты, которые не сшиты низкомолекулярным сшивающим агентом, и
b) от 95 до 30% вес. крахмала или смеси множества крахмалов и
с) от 0 до 10% вес. катализатора,
d) от 0 до 1% вес. ускорителя адгезии,
е) от 0 до 10% вес. добавок,
при этом, указанное содержание в весовых процентах дано относительно сухого веса связующей системы, т.е. без воды, и сумма компонентов от а) до е) равна 100% вес.
Под низкомолекулярными сшивающими агентами понимаются двух-, трех- и многофункциональные группы, которые вступают в реакцию с группами карбоновой кислоты полимеризата с образованием ковалентной химической связи, такие как соединения с ОН-группами, в частности многоатомные спирты, а также соединения с амино-группами, в частности полимамины, а также соединения с ОН- и амино-группами, в частности полиалканоламины, при этом, термин «низкомолекулярный» охватывает соединения, молекулярный вес которых <1000 г/моль, предпочтительно, <500 г/моль.
Другой целью настоящего изобретения является связующая система, используемая в соответствии с изобретением и содержащая:
а) от 5 до 70% вес. полимеризатов на основе карбоновой кислоты, которые не содержат низкомолекулярного сшивающего агента, и
b) от 95 до 30% вес. крахмала или смеси множества крахмалов и
с) от 0 до 10% вес. катализатора,
d) от 0 до 1% вес. ускорителя адгезии,
е) от 0 до 10% вес. добавок,
при этом, указанное содержание в весовых процентах дано относительно сухого веса связующей системы, т.е. без воды, и сумма компонентов от а) до е) равна 100% вес.
Под низкомолекулярными сшивающими агентами понимаются двух-, трех- и многофункциональные группы, которые вступают в реакцию с группами карбоновой кислоты полимеризата с образованием ковалентной химической связи, такие как соединения с ОН-группами, в частности многоатомные спирты, а также соединения с амино-группами, в частности полимамины, а также соединения с ОН- и амино-группами, в частности полиалканоламины, при этом, термин «низкомолекулярный» охватывает соединения, молекулярный вес которых <1000 г/моль, предпочтительно, <500 г/моль.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения доля компонента а) (полимеризата на основе карбоновой кислоты) составляет, по меньшей мере, 10% вес., в частности, по меньшей мере, 15% вес.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения доля компонента b) (крахмала) составляет, по меньшей мере, 35% вес., в частности, по меньшей мере, 50% вес.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения сумма компонентов а) и b) составляет, по меньшей мере, 80% вес., в частности, по меньшей мере, 85% вес.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения сумма компонентов а) и b) составляет, по меньшей мере, 80% вес., в частности, по меньшей мере, 85% вес., при этом, отношение (в весовых частях) компонента а) к компоненту b) лежит в диапазоне от 5:95 до 70:30, особенно предпочтительно, от 10:90 до 50:50, в частности, от 20:80 до 30:70.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения доля компонента с) (катализатора) составляет, по меньшей мере, 1% вес., в частности, по меньшей мере, 2% вес.
Количество связующей системы настоящего изобретения, наносимое на ткань, составляет, предпочтительно, от 5 до 50% вес. сухого связующего, в частности, от 10 до 30% вес., наиболее предпочтительно, от 10 до 25% вес. сухого связующего после сушки относительно общего веса необработанной ткани. При применении в области фильтрующих продуктов, наносимое количество после сушки составляет, предпочтительно, от 5 до 25% вес.
Поскольку связующая система, используемая в соответствии с изобретением, подлежит использованию в виде водной дисперсии или раствора, вязкость, предпочтительно, составляет от 50 до 20000 мПа*с, в частности, от 100 до 8000 мПа*с, особенно предпочтительно, от 900 до 4000 мПа*с (при определении в соответствии с DIN EN ISO 2555 и при 23°С).
Связующая система, используемая в соответствии с изобретением, может иметься в наличии в виде истинной дисперсии, коллоидной дисперсии или молекулярной дисперсии, хотя вообще - в виде, так называемых, частных дисперсий, т.е. водных систем, которые представляют собой частично молекулярную дисперсию, и частично - коллоидную дисперсию.
Ткань, уплотненная при помощи связующей системы, соответствующей изобретению, по сравнению с уплотненными тканями, которые в составе компонента а) содержат сшивающий агент на основе одного, по меньшей мере, двухатомного спирта, обладает повышенной устойчивостью окраски, т.е., исключает или характеризуется существенно уменьшенным появлением желтизны уплотненной ткани после тепловой обработки (сушки и, соответственно, уплотнения связующего).
Ткань, уплотненная при помощи связующей системы, соответствующей изобретению, обладает значительно повышенной влагостойкостью и отличной механической прочностью по сравнению с уплотненными тканями, но является более рентабельной в производстве. То же относится и к приемлемой стойкости к искривлению в нагретом состоянии, которая, несмотря на замену значительной части компонента а) компонентами b), также сохраняется.
Помимо этого, связующая система настоящего изобретения является лишь немного гигроскопичной, поэтому отсутствуют ограничение на использование этих уплотненных тканей в качестве прокладочной основы при производстве настила пола из поливинилхлорида, например, из-за образования вздутий.
Также удивительны характеристики старения такой уплотненной ткани, то есть, практически, неизменность свойств, хотя специалисты в данной области могли бы ожидать ухудшения характеристик старения.
По сравнению с тканью, которая в качестве компонента связующего с) содержит только крахмал, ткань, уплотненная в соответствии с изобретением, улучшена или, по меньшей мере, эквивалентна ей в отношении гигроскопических характеристик, прочности, в частности, влагостойкости и теплостойкости, характеристик старения и гибкости.
Путем частичного использования крахмала в качестве замены может быть достигнута существенная экономия. Кроме того, связующая система, совершенно не содержащая формальдегида, получена без необходимости жертвовать свойствами продукта. Неожиданно, но свойства продукта в некоторых областях даже улучшаются; например, ломкость ткани, произведенной в соответствии с изобретением, существенно уменьшена по сравнению с этим параметром для подобных тканей.
Компонент связующего а) (полимеризат)
Полимеризаты на основе карбоновых кислот (поликарбоксилаты), используемые в соответствии с изобретением, в качестве компонента а) в контексте настоящего изобретения не содержат низкомолекулярного сшивающего агента, в частности, не содержат сшивающего агента на основе многоатомного, то есть, по меньшей мере, двухатомного спирта. Обычные полимеризаты на основе карбоновой кислоты обычно содержат сшивающий компонент на основе многоатомного спирта, такого как триэтаноламин (ТЕА).
Поликарбоновые кислоты, которые могут быть дополнительно модифицированными, используют, предпочтительно, как карбоксилаты. Поликарбоновые кислоты могут иметь ненасыщенные заместители и/или использоваться в виде смеси с ненасыщенными мономерными карбоновыми кислотами. Ненасыщенные мономерные карбоновые кислоты, предпочтительно, представляют собой соединения, способные образовывать акрилаты или полиакрилаты.
Полиакрилаты, предпочтительно, используют в качестве поликарбоксилатов, при этом, полиакрилатами называются полимеры, т.е., гомополимеры, сополимеры или терполимеры на основе мономеров акриловой кислоты и/или модифицированной акриловой кислоты, в частности, метакриловой кислоты, а также малеиновой кислоты/малеинового ангидрида и/или ангидрида стирол-малеиновой кислоты (SMA).
Полимеризаты на основе карбоновой кислоты (поликарбоксилаты), используемые в соответствии с изобретением, имеют свободные карбоксильные группы, т.е., кислотные группы, соединенные ковалентной связью с основной цепью полимера. Концентрация свободных карбоксильных групп составляет, предпочтительно, от 500 до 1000 мг KOH/г твердого вещества.
Полимеризаты на основе карбоновой кислоты (поликарбоксилаты), используемые в соответствии с изобретением, не содержат низкомолекулярного сшивающего агента. Под низкомолекулярными сшивающими агентами понимаются двух-, трех- и многофункциональные группы, которые вступают в реакцию с карбоксильными группами полимеризата с образованием ковалентной химической связи, такие как соединения с ОН-группами, в частности многоатомные спирты, а также соединения с амино-группами, в частности полимамины, а также соединения с ОН- и амино-группами, в частности полиалканоламины, при этом, термин «низкомолекулярный» охватывает соединения, молекулярный вес которых <1000 г/моль, предпочтительно, <500 г/моль.
Полимеризаты на основе карбоновой кислоты, используемые в соответствии с изобретением, выпускаются серийно компанией Archema, например, под торговой маркой ENCOR3875 в виде водной дисперсии или раствора.
Если компонент а) связующей системы настоящего изобретения будет использоваться в виде водной дисперсии полимера, для ее стабилизации могут быть добавлены обычные известные эмульгаторы или защитные коллоиды. Они известны специалистам в данной области техники (ср. Houben-Weyl, Methoden der org. Chemie, vol. XIV/1, 1961, Stuttgart). Примерами эмульгаторов являются полигликолевые эфиры, полигликолевые эфиры жирных спиртов, эфиры фосфорной кислоты и их соли, сульфированные парафиновые углеводороды, высшие алкилсульфаты (такие как лаурилсульфат), соли щелочных металлов и жирных кислот, такие как стеарат натрия или олеат натрия, полуэфиры серной кислоты и спиртов этоксилированных жирных кислот, соли сложных эфиров и полуэфиров алкилполиоксиэтиленсульфосукцинатов, соли сульфированных алкилароматических соединений, такие как додецилбензолсульфонат натрия, этоксилированные алкилфенолы С4-С12 и продукты их сульфирования, такие как сложный эфир сульфоянтарной кислоты. Примерами защитных коллоидов являются алкилгидроксиалкилцеллюлозы, частично или полностью гидролизованные поливиниловые спирты и их сополимеры, акриловая кислота, ее гомополимеры, сополимеры и частично нейтрализованные соли, сополимеры акриламида, сополимеры полиакрилата и их соли, карбоксиалкилцеллюлоза, например, карбоксиметилцеллюлоза и ее соли.
Кроме того, компонент а) может иметься в наличии в виде истинной дисперсии, коллоидной дисперсии или молекулярной дисперсии, а вообще - в виде, так называемых, частных дисперсий, т.е. водных систем, которые представляют собой частично молекулярную дисперсию, и частично - коллоидную дисперсию.
Поскольку связующая система, используемая в соответствии с изобретением, должна быть использована в виде водной дисперсии полимера или раствора полимера, содержание сухого вещества составляет, предпочтительно, от 30 до 70% вес., в частности, от 35 до 65% вес., наиболее предпочтительно, от 40 до 60% вес. (при определении в соответствии с DIN EN ISO 3251).
Поскольку связующая система, используемая в соответствии с изобретением, должна быть использована в виде водной дисперсии полимера, вязкость составляет, предпочтительно, от 50 до 20000 мПа*с, в частности, от 100 до 8000 мПа*с, особенно предпочтительно, от 900 до 4000 мПа*с (при определении в соответствии с DIN EN ISO 2555 и при 23°С).
Поскольку связующая система, используемая в соответствии с изобретением, должна быть использована в виде водной дисперсии полимера, величина рН (измеренная для 10%-ного по весу раствора в воде) составляет от 1 до 5, предпочтительно, от 1,5 до 4,0 (при определении в соответствии с DIN EN ISO 976).
В предпочтительном варианте осуществления изобретения компонент а) связующей системы, соответствующей изобретению, содержит дополнительную дисперсию полиакрилата на основе мономеров карбоновой кислоты и/или модифицированной акриловой кислоты, в частности, метакриловой кислоты, а также малеиновой кислоты/малеинового ангидрида и/или ангидрида стирол-малеиновой кислоты (SMA), которая отличается от поликарбоксилата своим химическим составом и/или физическими свойствами. Что касается физических свойств, они хотя и отличны, но все же соответствуют уже упомянутым параметрам. Количество дополнительно используемой дисперсии полиакрилата составляет до 10% вес., по меньшей мере, 1% вес., и в этой степени она заменяет поликарбоксилат. Общее количество компонента а), таким образом, остается в пределах от 5 до 70% вес.
Компонент связующего b) (крахмал)
Крахмалы, используемые в соответствии с изобретением, не подчинены каким-либо ограничениям; однако, они должны быть совместимы с компонентом а) и, необязательно, с компонентами с), d) и е).
Пригодными в соответствии с настоящим изобретением крахмалами являются природные - так называемые, нативные - крахмалы и модифицированные крахмалы, такие как катионные или анионные крахмалы, или производные крахмалов (так называемые, химически модифицированные крахмалы). Вообще, предпочтительны крахмалы, обладающие достаточной растворимостью в холодной и/или горячей среде.
Группа крахмалов, которые могут быть использованы в контексте настоящего изобретения, включает крахмалы, извлекаемые из растительного сырья. К ним, помимо прочих, относятся крахмалы клубнеплодов, таких как картофель, маниок, корни маранта, батат; семян, таких как пшеница, маис, рожь, рис, ячмень, просо, овес, сорго; фруктов, таких как каштаны, желуди, бобы, горох и другие бобовые растения, бананы, а также мякоти растений, например, саговой пальмы.
Крахмалы, применимые в контексте настоящего изобретения, по существу, состоят из амилозы и амилопектина в различном объемном соотношении.
Молекулярный вес крахмалов, пригодных в соответствии с изобретением, может изменяться в широком диапазоне. Крахмалы, состоящие, по существу, из смеси амилозы и амилопектина, предпочтительно, имеют молекулярный вес Mw от 5×102 до 1×108, особенно предпочтительно, от 5×104 до 1×107.
Помимо крахмалов естественного растительного происхождения, в такой же степени предпочтительными являются химически модифицированные крахмалы, крахмалы, полученные путем ферментации, крахмалы рекомбинантного происхождения или полученные путем биотрансформации (биокатализа).
Термин «биотрансформация» является взаимозаменяемым с термином «биокатализ».
Выражение «химически модифицированные крахмалы» означает крахмалы, свойства которых были химическим путем изменены относительно природных свойств. Это достигается, в основном, посредством сходных с полимеризацией реакций, в ходе которых крахмал обрабатывают монофункциональными, двухфункциональными или многофункциональными реагентами или окислителями. Во время этого процесса, предпочтительно, гидроксильные группы крахмала вступают в реакцию этерификации, эстерификации или селективного окисления; либо модификация основана на радикальной привитой сополимеризации сополимеризуемых ненасыщенных мономеров на основную цепь крахмала.
Конкретными химически модифицированными крахмалами являются, помимо прочих, сложные эфиры крахмалов, такие как ксантогенаты, ацетаты, фосфаты, сульфаты, нитраты, простые эфиры крахмалов, такие как неионогенные, анионные или катионные простые эфиры крахмалов, окисленные крахмалы, такие как диальдегидкрахмал, карбоксикрахмал, крахмалы персульфатного разложения и подобные им вещества.
В лингвистических формулировках настоящего изобретения выражение «ферментативные крахмалы» означает крахмалы, извлекаемые в ходе ферментативных процессов с использованием естественных организмов, таких как грибы, водоросли или бактерии, или крахмалы, которые могут быть извлечены при активации и при помощи ферментативных процессов. К примерам крахмалов, получаемых в ходе ферментативных процессов, относятся, помимо прочих, гуммиарабик и родственные полисахариды (геллановая камедь, камедь гатти (ghatti), камедь карайя, трагакантовая камедь), ксантан, эмульсан, рамсан, веллан, шизофиллан, полигалактуронаты, ламинарин, амилоза, амилопектин и пектины.
Выражения «крахмалы рекомбинантного происхождения» или «рекомбинантные крахмалы» в контексте настоящего изобретения означают крахмалы, которые извлечены в ходе ферментативных процессов с использованием организмов, не встречающихся в природе, а с помощью природных организмов, которые модифицированы методами генной инженерии, таких как грибы, водоросли или бактерии, или которые могут быть извлечены при активации и при помощи ферментативных процессов. К примерам крахмалов, получаемых в ходе ферментативных, генномодифицированных процессов, относятся, помимо прочих, амилоза, амилопектин и полиглюканы.
В контексте настоящего изобретения выражение «крахмалы, полученные путем биотрансформации» означает, что крахмалы, амилоза, амилопектин или полиглюканы получены по каталитической реакции мономерных основных компонентов, в общем смысле - олигомерных сахаридов, в частности - моно- и дисахаридов, при помощи биокатализатора (кроме того - энзима) в особых условиях. К примерам крахмалов, полученных посредством биокаталитических процессов, относятся, помимо прочих, полиглюкан и модифицированные полиглюканы, полифруктан и модифицированные полифруктаны.
Кроме того, изобретение также охватывает производные этих, конкретно указанных крахмалов. В данном контексте термин «производные крахмалов», вообще, относится к модифицированным крахмалам, т.е. таким крахмалам, в которых отношение природная амилоза/пектин изменено с целью изменения их свойств, проведена предварительная желатинизация, которые подверглись гидролитическому разложению или были химически преобразованы в производные.
Примерами конкретных производных крахмалов, помимо прочих, являются окисленные крахмалы, например, диальдегидкрахмал или продукты его окисления, имеющие карбоксильные функциональные группы, или нативные ионогенные крахмалы (например, с фосфатными группами) или крахмалы, которые подверглись дополнительной ионной модификации, при этом, данный термин охватывает и анионные, и катионные модификации.
Деструктурированные крахмалы, которые могут быть использованы в контексте настоящего изобретения, включают такие крахмалы, которые, например, были гомогенизированы глицерином так, что при рентгеноструктурном анализе наличие кристаллов не обнаруживается, и зерна крахмала или двоякопреломляющие области не видны в поляризационный микроскоп при тысячекратном увеличении. В этом контексте дается ссылка на документ DE-А1-3931363, описание деструктурированных крахмалов в котором также является частью настоящего описания.
Крахмалы, используемые в соответствии с изобретением, выпускаются серийно, например, компаниями Avebe, Cargill, National Starch, Penford Products Co., Purac или Südstärke.
Особенно предпочтительны крахмалы, обладающие достаточной растворимостью в холодной и/или горячей среде. Достаточной является растворимость, при которой вязкость связующей системы, соответствующей изобретению, обеспечивает соответствующую пригодность для обработки.
Компонент связующего с) (катализатор)
Связующая система, используемая в соответствии с изобретением, может дополнительно содержать до 10% вес. катализатора. Особенно хорошо подходят такие катализаторы, как гипофосфит щелочного металла и фосфит щелочного металла.
Предпочтительно, катализатор представляет собой щелочной фосфинат/щелочноземельный фосфинат; особенно предпочтителен в качестве катализатора фосфинат натрия.
Присутствие катализатора вызывает ускорение реакции сшивания между ОН-группой имеющегося крахмала и карбоновой кислотой полимеризата и, кроме этого, значительно уменьшает появление желтизны при той же тепловой нагрузке во время отверждения связующей системы.
Компонент связующего d) (ускоритель адгезии)
Связующая система, используемая в соответствии с изобретением, может дополнительно содержать до 1% вес. ускорителя адгезии. Ускоритель адгезии ускоряет адгезию связующего к поверхности волокон ткани. В зависимости от типа ткани используют различные ускорители адгезии. Поскольку ткань включает стекловолокно, пригодны, в частности, силаны, в частности, органо-функционализированные силаны.
Предпочтительно, ускоритель адгезии представляет собой силан А187. Такие ускорители адгезии поставляет, помимо прочих, компания Momentive под торговой маркой Silquest А-187.
Компонент связующего е) (добавки)
Связующая система, используемая в соответствии с изобретением, также может содержать до 10% вес. добавок. Это выпускаемые серийно добавки, такие как консерванты, стабилизаторы, антиоксиданты, противовспениватели, гидрофобизаторы, УФ-стабилизаторы, наполнители и/или пигменты. Они частично содержатся в промышленных продуктах и служат для стабилизации при хранении и транспортировке или могут быть добавлены позже с целью удовлетворения требований потребителей.
Ткань
В контексте настоящего описания термин «ткань» следует понимать в его наиболее общем значении. Он может быть использован для обозначения всех структур, образованных из волокон, которые изготовлены способом формирования поверхности. Образующие волокна материалы - это природные волокна, минеральные волокна, стеклянные волокна, волокна, образованные искусственными продуктами, и/или волокна, образованные синтезированными полимерами. В целях настоящего изобретения под тканями, в частности, подразумевается тканое полотно, листы пряжи, трикотажное полотно или нетканое полотно, особенно нетканое полотно.
Ткани на основе минеральных волокон и/или стеклянных волокон представляют собой, в частности, нетканое полотно на основе минеральных волокон и/или стеклянных волокон. Указанное нетканое полотно на основе минеральных волокон и/или стеклянных волокон также может быть объединено с другими тканями, в частности нетканым полотном.
Используемые нетканые полотна из минеральных волокон и/или стеклянных волокон могут быть произведены любым известным способом. Особенно хорошо подходит нетканое полотно из стекловолокна, произведенное способом мокрой выкладки, сухой выкладки или аэродинамическим способом. В ходе производства, в частности, способом мокрой выкладки, такие нетканые полотна могут содержать небольшое количество химических вспомогательных необходимых в процессе соединений, например, загустителей, пропивовспенивателей и т.д. Источником этих соединений при производстве нетканого полотна является циркулирующая вода.
Нетканые полотна из минеральных волокон, используемые в соответствии с изобретением, могут быть уплотнены связующей системой, соответствующей изобретению, и дополнительно - механическими способами, такими как, например, иглопробивание или гидродинамическое иглопробивание. Это, наиболее предпочтительно, нетканое полотно кардного прочеса, состоящее из филаментных нитей, т.е., бесконечно длинных волокон, или штапельных волокон. Средний диаметр минеральных волокон составляет от 8 до 16 мкм, предпочтительно, от 10 до 12 мкм.
К пригодным минеральным волокнам относятся алюмосиликатные волокна, керамические волокна, доломитовые волокна или волокна вулканита, такого как базальт, диабаз, мелафир. Диабазы и мелафиры обычно называют палеобазальтами, при этом, диабаз также часто называют нефрит.
Вес на единицу площади нетканого полотна из минеральных волокон, используемого в соответствии с изобретением, составляет от 20 до 350 г/м2, предпочтительно, от 25 до 90 г/м2. Приведенные выше подробности также распространяются на стеклянные маты, описываемые далее.
Нетканое полотно из стекловолокна, используемое в соответствии с изобретением, может быть уплотнено связующими или же механическими способами, такими как иглопробивание или гидродинамическое иглопробивание. Стекловолокно может представлять собой филаментные нити или волокна конечной длины или нарезанное стекловолокно, причем в последнем случае длина волокон составляет от 1 до 40 мм, предпочтительно, от 4 до 20 мм. Средний диаметр стекловолокна составляет от 6 до 20 мкм, предпочтительно, от 8 до 15 мкм.
Пригодное стекловолокно относится к таким типам стекла, как стекло марки Е, S, R или C, при этом, стекло марок Е или С является предпочтительным по экономическим соображениям.
Среди тканей но основе синтетических полимеров, нетканое полотно, образованное из волокон из синтетических полимеров, в частности, нетканое полотно фильерного способа производства, так называемый спанбонд, которое производят путем беспорядочного наложения только что сформованных из расплава нитей, является предпочтительным. Оно состоит из непрерывных синтетических волокон, состоящих из пригодных для формования из расплава полимерных материалов. К пригодным полимерным материалам относятся, например, полиамиды, такие как полигексаметилендиадипамид, поликапролактам, полностью или частично ароматические полиамиды («арамиды»), алифатические полиамиды, такие как найлон, частично или полностью ароматические полиэфиры, полифениленсульфид (PPS), полимеры, включающие группу простого эфира или кетона, такие как полиэфиркетоны (РЕК) и полиэфирэфиркетон (РЕЕК), полиолефины, такие как полиэтилен или полипропилен, или полибензимидазолы.
Предпочтительно, нетканое полотно фильерного способа производства состоит из пригодных для формования из расплава полиэфиров. В принципе, полиэфирный материал может относиться к любому известному типу, пригодному для производства волокон. Такие полиэфиры состоят, преимущественно из компонентов, производных от ароматических дикарбоновых кислот и алифатических диолов. Обычно используемыми компонентами ароматических дикарбоновых кислот являются двухвалентные радикалы бензолдикарбоновых кислот, особенно терефталевой кислоты и изофталевой кислоты; обычно используемые диолы включают от 2 до 4 атомов углерода, при этом, особенно предпочтителен этиленгликоль. Нетканое полотно фильерного способа производства, которое состоит, по меньшей мере, на 85% мол. из полиэтилентерефталата, является особенно предпочтительным. Оставшиеся 15% мол. составляют звенья дикарбоновой кислоты и звенья гликоля, которые выполняют функцию, так называемых, модификаторов и позволяют специалистам планово воздействовать на физические и химические свойства производимых волокон. Примерами таких звеньев дикарбоновой кислоты являются радикалы изофталевой кислоты или алифатической дикарбоновой кислоты, такой как глутаровая кислота, адипиновая кислота и себациновая кислота; примерами диоловых модифицирующих радикалов являются радикалы, образованные диолами с более длинной цепью, такими как пропандиол или бутандиол, диэтилен- или триэтиленгликолем или, если он присутствует в небольшом количестве, полигликолем с молекулярным весом, приблизительно, от 500 до 2000.
Полиэфиры, содержащие, по меньшей мере, 95% мол. полиэтилентерефталата (РЕТ) являются особенно предпочтительными, особенно если состоят из немодифицированного РЕТ.
Индивидуальная линейная плотность полиэфирных филаментных нитей в нетканом полотне фильерного способа производства составляет от 1 до 16 дтекс, предпочтительно, от 2 до 8 дтекс.
Вес на единицу площади ткани, изготовленной из синтетических волокон, в частности синтетических полимеров, и используемой в соответствии с изобретением, составляет от 20 до 500 г/м2, предпочтительно, от 40 до 250 г/м2. Изложенная информация также относится к нетканому полотну фильерного способа производства, в частности, нетканому полотну фильерного способа производства на основе пригодных для формования из расплава синтетических полимеров, при этом, особенно предпочтителен полиэфир.
В другом варианте осуществления изобретения такая ткань снабжена, по меньшей мере, одним усилением, в частности, если она используется в качестве прокладочного материала для настила пола. Ткань, предпочтительно, разработана так, что усиление воспринимает нагрузку, и условная сила на диаграмме сила-удлинение (при 20°С) для прокладочного материала с усилением по сравнению с прокладочным материалом без усиления отличается в диапазоне удлинения от 0 до 1%, по меньшей мере, в одной точке, по меньшей мере, на 10%.
В другом варианте осуществления изобретения усиление может быть введено таким образом, что нагрузка воспринимается усилением только при больших величинах удлинения.
По экономическим соображением предпочтительные варианты усиления состоят из стеклянных многофиламентных нитей в форме, по существу, параллельных слоев основы или холста. В большинстве случаев, нетканое полотно усиливают в продольном направлении, по существу, параллельных слоев основы.
Филаментные нити усиления могут быть использованы как таковые или в форме отдельной ткани, например, тканого полотна, листов пряжи, трикотажного полотна или нетканого полотна. Предпочтительны усиливающие нити, параллельные друг другу, то есть, слои основы, а также холст или нетканое полотно.
Измерение условной силы осуществляют в соответствии с EN 29073, часть 3, на образцах шириной 5 см при зажимаемой длине 200 мм. Численная величина предварительного напряжения, выраженная в сантиньютонах, соответствует численному значению веса на единицу площади образца, выраженному в граммах на квадратный метр.
Усиление может быть выполнено путем включения элементов усиления в ткань, по меньшей мере, на одной лицевой поверхности ткани или же в любом месте прокладочной основы, в частности в других тканях, отличных от первой ткани, или в виде индивидуальной ткани.
При использовании в качестве прокладочной основы, уплотненная ткань, соответствующая изобретению, может включать другие ткани дополнительно к ткани, соответствующей изобретению и описанной выше. Предпочтительно, эти дополнительные ткани отличны от ткани, названной первой, т.е., они изготовлены из другого материала.
Поскольку ткань изготовлена из синтетических полимеров, может возникнуть необходимость включения дополнительных тканей в подкладочную основу, соответствующую изобретению, чтобы оптимизировать потребительские свойства.
Для специалистов в данной области удивительно, что использование связующей системы настоящего изобретения может улучшить свойства ткани. В частности, результатом использования связующей системы, соответствующей изобретению, являются улучшения в отношении хрупкости ткани.
Ткань, уплотненная в соответствии с изобретением, может быть использована в качестве прокладочной основы самостоятельно или в сочетании с дополнительными тканями в качестве прокладочной основы для тонких мембран с покрытием, настила пола и водоотталкивающей защитной обшивки, а также текстильной основы или тканевого усиления настила пола, в частности, ковров и настила пола из поливинилхлорида, или в облицовочном материале, облицовке стен внутри и снаружи зданий, а также мебели, поскольку, по сравнению с известными на сегодняшний день продуктами, она не подвержена появлению желтизны, в частности, во время термоотверждения связующей системы, и, таким образом, особенно хорошо подходит для использования в качестве декоративных поверхностей. Помимо этого, ткань, уплотненная в соответствии с изобретением, также может быть использована в области настила полов и фильтрации.
Соединения для покрытий
Полиэтилен или поливинилхлорид, полиуретаны EPDM, (ethylene-propylene-diene monomer - этиленпропилендиеновый мономер) или ТРО (полиолефины) используют в качестве соединений для покрытий настила полов или текстильной основы ковров. Кроме этого, битум используют для тонких мембран с покрытием, кровельных листов и водоотталкивающей защитной обшивки.
Битуминизированные листы включают, по меньшей мере, один - описанный выше - облицовочный лист, который погружен в битумную матрицу, при этом, процентное отношение по весу битума к весу на единицу площади битуминизированного кровельного листа составляет, предпочтительно, от 60 до 97% вес., а к весу на единицу площади полотна фильерного способа производства - от 3 до 40% вес.
Производство
Производство тканей, используемых в соответствии с изобретением, осуществляют посредством известных способов и процессов. Производство уплотненной ткани, соответствующей изобретению, проводят в форме следующих стадий:
А) формирование ткани и, необязательно, ее механическое уплотнение,
В) нанесение связующей системы, соответствующей изобретению, включающее:
I) пропитку ткани известными способами, например, при помощи устройства для нанесения покрытий поливом или путем погружения в ванну со связующим,
II) удаление излишка связующего, например, путем отсасывания или механически - путем прикатывания,
С) сушка и уплотнение связующего.
Наносимые количества и другие основные свойства связующего уже описаны подробно выше и также действительны в отношении описания способа.
Формирование ткани осуществляют известными способами.
Проведение механического уплотнения, необязательно имеющего место, также осуществляют известными способами.
Введение необязательно имеющегося усиления проводят во время или после формирования ткани или до или во время нанесения связующей системы, соответствующей изобретению. Обеспечение усиления и, необязательно, какую-либо дополнительную тепловую обработку в ходе производственного процесса, предпочтительно, проводят под напряжением, в частности, напряжением в продольном направлении.
Обеспечение дополнительных тканей, включаемых необязательно, проводят до или во время уплотнения связующей системы, соответствующей изобретению.
Нанесение связующей системы на стадии В) также осуществляют известными способами. Нанесенный слой связующего (после сушки), предпочтительно, составляет от 5 до 50% вес., в частности, от 10 до 40% вес., наиболее предпочтительно, от 15 до 30% вес. сухого связующего относительно общего веса необработанной ткани.
Сушку или уплотнение связующего также осуществляют способами, известными специалистам в данной области, при этом, оказываются предпочтительными температуры, по меньшей мере, от 140°С до 250°С. Сушка, а соответственно - термическая обработка, вызывает, помимо прочего, прохождение химической реакции (эстерификации) между поликарбоксилатом и крахмалом с образованием соответствующих продуктов коденсации.
Если формирование ткани осуществляют, так называемыми, способами мокрой выкладки, например, стекловолоконного нетканого полотна, связующая система, соответствующая изобретению, также может быть добавлена в технологическую воду (белая вода), которую используют при изготовлении ткани.
Отдельные технологические мероприятия, как таковые, известны, однако, патентоспособны в сочетании или порядке, соответствующем изобретению, и с использованием связующей системы, соответствующей изобретению.
Методы измерения
Общие методы измерения:
Применимы следующие методы, до такой степени еще не упомянутые специально:
Воздухопроницаемость: воздухопроницаемость определяют в соответствии с DIN EN ISO 9237 (1995-12).
Вес на единицу площади: вес на единицу площади определяют в соответствии с DIN EN ISO 29073-1 (1992-08).
Измерение диаметра волокна: диаметр волокон определяют в соответствии с DIN EN ISO 1973 (по состоянию на 1995-12).
Измерение условной силы: условную силу измеряют в соответствии с DIN 29073, часть 3 (1992-08) на образцах шириной 5 см при зажимаемой длине 200 мм. Численная величина предварительного напряжения, выраженная в сантиньютонах, соответствует численному значению веса на единицу площади образца, выраженному в граммах на квадратный метр.
Измерение теплостойкости: теплостойкость является характеристикой прочности нетканого полотна в продольном направлении при 200°С. Способность сохранять первоначальные свойства определяют в соответствии с DIN EN 29 073-3 (1992-08), при этом, измерения проводят при 200°С в печи.
Вязкость: вязкость определяют в соответствии с DIN EN ISO 2555 (по Брукфилду). Испытание описано по следующей ссылке (German Edition EN ISO 2555:1999: дата публикации (2000-01).
Содержание свободной кислоты: концентрацию свободных карбоксильных групп определяют путем титрования кислотой/основанием, используя потенциометрические методы.
Содержание сухого вещества: содержание сухого вещества (печь с циркуляцией воздуха) определяют в соответствии с DIN EN ISO 3251. Испытание описано по следующей ссылке (German Edition EN ISO 3251:2008: дата публикации (2008-06).
Величина рН: величину рН определяют в соответствии с DIN EN ISO 976. Испытание описано по следующей ссылке: DIN EN ISO 976/2008-07.
1. Связующая система, содержащая:
а) от 5 до 70 вес.% полимеризатов на основе карбоновой кислоты, которые не содержат низкомолекулярного сшивающего агента с молекулярной массой <1000 г/моль, и
b) от 95 до 30 вес.% крахмала или смеси множества крахмалов,
с) от 0 до 10 вес.% катализатора,
d) от 0 до 1 вес.% ускорителя адгезии,
е) от 0 до 10 вес.% добавок,
при этом указанное содержание в весовых процентах дано относительно сухого веса связующей системы, т.е. без воды, и сумма компонентов от а) до е) равна 100 вес.%.
2. Связующая система по п. 1, отличающаяся тем, что доля компонента а) (полимеризата на основе карбоновой кислоты) составляет по меньшей мере 10 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 15 вес.%.
3. Связующая система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что доля компонента b) (крахмала) составляет по меньшей мере 35 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 50 вес.%.
4. Связующая система по п. 1, отличающаяся тем, что сумма компонентов а) и b) составляет по меньшей мере 80 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 85 вес.%.
5. Связующая система по п. 1, отличающаяся тем, что сумма компонентов а) и b) составляет по меньшей мере 80 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 85 вес.%, при этом отношение (в весовых частях) компонента а) к компоненту b) лежит в диапазоне от 5:95 до 70:30, особенно предпочтительно от 10:90 до 50:50, в частности от 20:80 до 30:70.
6. Связующая система по п. 1, отличающаяся тем, что доля компонента с) (катализатора) составляет по меньшей мере 1 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 2 вес.%.
7. Связующая система по п. 1, отличающаяся тем, что связующая система имеется в наличии в виде водной дисперсии или раствора и ее вязкость составляет от 50 до 20000 мПа*с, предпочтительно от 100 до 8000 мПа*с, особенно предпочтительно от 900 до 4000 мПа*с (при определении в соответствии с DIN EN ISO 2555 и при 23°С).
8. Связующая система по п. 1, отличающаяся тем, что полимеризаты на основе карбоновых кислот имеют ненасыщенные заместители и/или присутствуют в наличии в виде смеси с ненасыщенными мономерными карбоновыми кислотами.
9. Связующая система по п. 8, отличающаяся тем, что ненасыщенные мономерные карбоновые кислоты представляют собой соединения, способные образовывать акрилаты или полиакрилаты.
10. Связующая система по п. 1, отличающаяся тем, что полимеризаты на основе карбоновых кислот представляют собой полиакрилаты, предпочтительно гомополимеры, сополимеры или терполимеры на основе мономеров акриловой кислоты и/или модифицированной акриловой кислоты, в частности метакриловой кислоты, а также малеиновой кислоты/малеинового ангидрида и/или ангидрида стирол-малеиновой кислоты (SMA).
11. Связующая система по п. 1, отличающаяся тем, что полимеризаты на основе карбоновой кислоты имеют свободные карбоксильные группы, кислотные группы соединены ковалентной связью с основной цепью полимера, концентрация свободных карбоксильных групп составляет предпочтительно от 500 до 1000 мг КОН/г твердого вещества.
12. Связующая система по п. 1, отличающаяся тем, что компонент а) связующей системы содержит дополнительную дисперсию полиакрилата на основе мономеров карбоновой кислоты и/или модифицированной акриловой кислоты, в частности метакриловой кислоты, а также малеиновой кислоты/малеинового ангидрида и/или ангидрида стирол-малеиновой кислоты (SMA), которая отличается от поликарбоксилата своим химическим составом и/или физическими свойствами, количество дополнительно используемой дисперсии полиакрилата составляет до 10 вес.%, по меньшей мере 1 вес.%, и в этой степени она заменяет поликарбоксилат, так что общее количество компонента а) лежит в диапазоне от 5 до 70 вес.%.
13. Связующая система по п. 1, отличающаяся тем, что связующая система содержит от 0,1 до 10 вес.% катализатора, предпочтительно катализатора на основе щелочного фосфината/щелочно-земельного фосфината, гипофосфинатов щелочных металлов, фосфитов щелочных металлов или их смеси; предпочтительно в качестве катализатора используют фосфинат натрия.
14. Связующая система по п. 1, отличающаяся тем, что связующая система имеется в наличии в виде водной дисперсии полимера или раствора полимера и содержание сухого вещества составляет предпочтительно от 30 до 70 вес.%, в частности от 35 до 65 вес.%, наиболее предпочтительно от 40 до 60 вес.% (при определении в соответствии с DIN EN ISO 3251).
15. Применение связующей системы по одному или нескольким из пп. 1-14 для соединения ткани, при этом наносимое количество составляет предпочтительно от 5 до 50 вес.% связующего, в частности от 10 до 30 вес.%, наиболее предпочтительно от 10 до 25 вес.% связующего после сушки относительно общего веса используемой ткани.
16. Ткань, которая соединена связующей системой по одному или нескольким из пп. 1-14, при этом наносимое количество связующей системы составляет предпочтительно от 5 до 50 вес.% связующего, в частности от 10 до 30 вес.%, наиболее предпочтительно, от 10 до 25 вес% связующего после сушки относительно общего веса используемой ткани.
17. Ткань по п. 16, отличающаяся тем, что представляет собой ткань на основе минеральных волокон и/или стеклянных волокон, вес на единицу площади которой составляет предпочтительно от 20 до 350 г/м2, в частности от 25 до 90 г/м2.
18. Ткань по п. 16, отличающаяся тем, что представляет собой ткань на основе полимеров, в частности нетканое полотно фильерного способа изготовления, вес на единицу площади которой составляет предпочтительно от 20 до 500 г/м2, более предпочтительно от 40 до 250 г/м2.
19. Применение ткани по одному или нескольким из пп. 16-18 в качестве прокладочной основы, необязательно в сочетании по меньшей мере с одной дополнительной тканью для тонких мембран с покрытием, настила пола и водоотталкивающей защитной обшивки, а также текстильной основы или тканевого усиления настила пола, в частности, ковров и настила пола из поливинилхлорида, или в облицовочном материале, облицовке стен внутри и снаружи зданий, а также мебели.
