本发明涉及生产复合组件的方法,其包括步骤:
i)将包含聚氯丁二烯分散体和/或聚氨酯分散体的水性组合物施加到至少一个无纺布上;
ii)通过与凝聚剂接触和/或加热到80至220℃,将水性组合物凝聚在无纺布上,以形成包含由所述水性组合物形成的粘合剂的半成品;
iii)任选布置具有胶粘膜的装饰;
iv)然后通过压制和/或加热到30至220℃,将来自步骤ii)或iii)的半成品成型,以获得复合组件;
v)任选将层,优选热塑性聚合物或树脂的层施加到所述复合组件的部分或整个表面上和然后任选布置装饰,其特征在于所述水性组合物包含至少一种增稠剂。本发明进一步涉及通过本发明的方法可获得的复合组件和包含或由所述复合组件组成的物件。本发明进一步涉及本发明的复合组件作为内饰件、遮阳板、承载件、二维或三维隔音板、三维打印组件、垫层材料、防撞护栏、座椅托架和冲击隔绝材料的组成部分的用途,并涉及本发明的水性组合物作为复合组件的粘合剂的用途。
从例如ep2933136a1中获知轻质复合组件,尤其是作为垫层元件的组成部分。这样的复合组件尤其由无纺布和粘合剂组成。特别地,常规复合组件通常包含热固性粘合剂。用热固性粘合剂粘合的三维随机纤维复合材料没有点弹性。此外,在这种方法中,纤维材料受到极大限制并由聚对苯二甲酸乙二醇酯形成。该材料相对于表面区域的布置始终需要无纺布,并且为了例如在座椅托架中创造舒适度,需要额外的舒适嵌件。这种特定复合材料不满足良好成型的要求,因为其悬垂性不好。
因此本发明的目的是提供可通过优选低于10秒的短压制时间转化成它们的最终形状并且无需额外的舒适嵌件的轻质复合组件。还希望复合组件具有更低的挥发性有机化合物(voc)排放。
通过生产复合组件的方法实现该目的,其包括步骤:
i)将包含聚氯丁二烯分散体和/或聚氨酯分散体的水性组合物施加到至少一个无纺布上;
ii)通过与凝聚剂接触和/或加热到80至220℃,将水性组合物凝聚在无纺布上,以形成包含由所述水性组合物形成的粘合剂的半成品;
iii)任选布置具有胶粘膜的装饰;
iv)然后通过压制和/或加热到30至220℃,将来自步骤ii)或iii)的半成品成型,以获得复合组件;
v)任选将层,优选热塑性聚合物或树脂的层施加到所述复合组件的部分或整个表面上和然后任选布置装饰,其特征在于所述水性组合物包含至少一种增稠剂。
本发明的发明人已经发现,令人惊讶地,由此获得的复合组件不仅解决了上文提到的问题,还可另外良好粘合并保持真空能力,即进一步层压是容易可行的。还已经令人惊讶地发现,通过本发明的特定粘合剂可以稍后借助高压和/或供热而成型。此外,进一步焊接或铆接操作以及注射操作也可行。
在第一个方面,本发明涉及生产复合组件的方法,其包括步骤:
i)将包含聚氯丁二烯分散体和/或聚氨酯分散体的水性组合物施加到至少一个无纺布上;
ii)通过与凝聚剂接触和/或加热到80至220℃,将水性组合物凝聚在无纺布上,以形成包含由所述水性组合物形成的粘合剂的半成品;
iii)任选布置具有胶粘膜的装饰;
iv)然后通过压制和/或加热到30至200℃,将来自步骤ii)或iii)的半成品成型,以获得复合组件;
v)任选将层,优选热塑性聚合物或树脂的层施加到所述复合组件的部分或整个表面上和然后任选布置装饰,其特征在于所述水性组合物包含至少一种增稠剂。
在第二个方面,本发明涉及通过本发明的方法可获得的复合组件。
在第三个方面,本发明涉及包含本发明的复合组件或由复合组件组成的物件。
本发明在第四个方面另外涉及根据本发明的复合组件作为内饰件、遮阳板、承载件、二维或三维隔音板、三维打印组件、垫层材料、防撞护栏、座椅托架和冲击隔绝材料的组成部分的用途。
本发明最后涉及包含如本发明中定义的聚氯丁二烯分散体和/或聚氨酯分散体的水性组合物作为复合组件的粘合剂的用途。
本文所用的“至少一种”是指一种或多种,例如2、3、4、5、6、7、8、9或更多。与本文描述的发明相联系,这一说明不涉及分子或成分的绝对量或绝对数,而是涉及成分的种类。因此,“至少一种添加剂”是指例如存在至少一个种类的添加剂,但也可包含两个或更多个不同种类的添加剂。“至少一种”在此不涉及该组合物中存在的添加剂分子的量。
本文中给出的没有小数位的数值各自是指带有一个小数位的完整给出的值。例如,"99%"表示"99.0%"。
与数值相关的短语“大致”或“大约”是指基于给出的数值计±10%,优选±5%,更优选±1%的偏差。
除非明确地另行说明,所有百分比是重量%(重量%)。
本发明的上述和进一步的方面、实施方案、特征和优点是本领域技术人员在研读以下详述和权利要求书时显而易见的。在此,来自本发明的一个实施方案的各个特征可用于本发明的各个其它实施方案中。还要认识到,本文中包含的实例意在描述和例示本发明而非限制其,本发明尤其不限于这些实例。
本发明特别涉及:
1.生产复合组件的方法,其包括以下步骤或由以下步骤组成:
i)将包含聚氯丁二烯分散体和/或聚氨酯分散体的水性组合物施加到至少一个无纺布上,优选通过喷涂、浸渍或注射;
ii)通过与凝聚剂接触和/或加热到80至220℃,优选180至220℃,将水性组合物凝聚在无纺布上,以形成包含由所述水性组合物形成的粘合剂的半成品;
iii)任选布置具有胶粘膜的装饰;
iv)然后通过压制优选0.1至30秒,更优选1至15秒,尤其优选3至10秒,和/或加热到30至220℃,优选60至220℃,尤其优选180至220℃,将来自步骤ii)或iii)的半成品成型,以获得复合组件;
v)任选将层,优选热塑性聚合物或树脂的层,更优选如步骤ii)中的粘合剂的层施加到所述复合组件的部分或整个表面上和然后任选布置装饰;
vi)任选地,在步骤iv)或v)后,通过再压制和/或用热处理,进一步成型;
vii)任选地,在步骤iv)至vi)之一后,优选在模具中,尤其在压边模具(pinchkantenwerkzeug)中,切割或冲压所述复合组件,其特征在于所述水性组合物包含至少一种增稠剂。
2.根据实施方案1的方法,其特征在于所述聚氯丁二烯分散体和/或所述聚氨酯分散体具有60至300nm的平均粒度。
3.根据前述实施方案任一项的方法,其特征在于所述组合物还包含水性二氧化硅分散体。
4.根据前述实施方案任一项的方法,其特征在于所述水性组合物包含或由以下组分组成
a)聚氯丁二烯分散体和/或聚氨酯分散体,其优选具有60至300nm的平均粒度;
b)至少一种增稠剂,其优选选自聚丙烯酸、水溶性聚氨酯、二氧化硅、纤维素衍生物如聚羧化纤维素醚、非离子纤维素醚和微纤化纤维素、藻酸盐、黄原胶、聚乙烯醇及其混合物;
c)任选水性二氧化硅分散体,其优选具有1至400nm的二氧化硅粒子的平均粒径;和
d)任选附加添加剂。
5.根据实施方案3或4的方法,其特征在于c)的量为基于水性组合物的不挥发部分的总重量计10重量%至90重量%,优选25重量%至85重量%,更优选40重量%至75重量%。
6.根据实施方案4或5的方法,其特征在于所述水性组合物包含或由以下组分组成
9.9重量%至90重量%,优选14.7重量%至75重量%的a);
0.01重量%至15重量%,优选0.3重量%至5重量%的b);
9.9重量%至90重量%,优选24.7至85重量%,更优选40至75重量%的c);
0重量%至50重量%,优选0.1重量%至25重量%,更优选3重量%至15重量%的d);在每种情况下基于水性组合物的不挥发部分的总重量计。
7.根据前述实施方案任一项的方法,其特征在于所述水性组合物具有500至7000mpa*s的粘度,其根据diniso2555借助brookfield旋转粘度计在12转/分钟和23℃下测定,其中用心轴#2直至2500mpa*s的粘度,在高于其时用心轴#3。
8.根据前述实施方案任一项的方法,其特征在于,在步骤ii)后,20至600g/m2干重量,优选200至400g/m2干重量,更优选250至350g/m2干重量的粘合剂存在于无纺布上。如果还粘合了装饰层,则粘合剂量增加,该增加量通常为用于与装饰层粘合的粘合剂量。
9.根据前述实施方案任一项的方法,其特征在于所述至少一个无纺布由基于聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、玻璃、矿物、碳或植物的纤维,如棉纤维、椰子纤维、米棉纤维或其混合物组成;和/或
其特征在于无纺布具有300至1200g/m2,优选400至550g/m2或900至1100g/m2的密度。
10.根据前述实施方案任一项的方法,其特征在于使用至少两个无纺布,且粘合剂存在于无纺布之间。
11.根据前述实施方案任一项的方法,其特征在于使用凝聚剂,优选盐溶液,更优选cacl2溶液。
12.根据前述实施方案任一项的方法,其特征在于所述胶粘膜由获自如步骤(i)中定义的水性组合物的粘合剂(其如步骤(ii)中凝聚)组成,其中所述粘合剂优选没有完全干燥,以获得湿胶粘膜。
13.根据前述实施方案任一项的方法,其特征在于步骤iii)中的装饰,例如具有泡沫背衬的纺织扁平物、皮革或膜在一面上(在具有泡沫背衬的纺织扁平物的情况下在泡沫面上)同样用粘合剂润湿,但没有干燥或没有完全干燥,以留下湿胶粘膜,和
将用粘合剂涂覆的装饰以湿胶粘膜面放置到来自步骤ii)的用粘合剂涂覆的无纺布上,或通过各自的辊进给到压机中,然后在步骤iv)中压制。
14.通过根据实施方案1至13任一项的方法可获得的复合组件,其中所述复合组件尤其具有900至2000g/m2,优选1100至1400g/m2,更优选1250至1350g/m2,最优选1300g/m2的面密度。
15.包含根据实施方案14的复合组件或由根据实施方案14的复合组件组成的物件,其中所述物件优选选自内饰件,尤其是门饰板、背板、行李厢饰板、遮阳板、承载件,尤其是座椅泡沫、缓冲材料、二维或三维隔音板、三维打印组件、垫层材料,尤其是在汽车座椅中,垫层家具、防撞护栏和冲击隔绝材料。
16.根据实施方案14的复合组件作为内饰件,尤其是门饰板、背板、行李厢饰板、遮阳板、承载件,尤其是座椅泡沫、缓冲材料、二维或三维隔音板、三维打印组件、垫层材料,尤其是在汽车座椅中,垫层家具、防撞护栏、座椅托架或冲击隔绝材料的组成部分的用途。
17.包含如实施方案1至7任一项中定义的聚氯丁二烯分散体和/或聚氨酯分散体的水性组合物作为复合组件,尤其是包含至少一个无纺布的复合组件的粘合剂的用途。
根据本发明,复合组件包含通过使包含聚氯丁二烯分散体和/或聚氨酯分散体的水性组合物(下文也简称为水性组合物)凝聚而得的热塑性粘合剂。
借助凝聚剂、通过加热或通过这两种手段实现凝聚。合适的凝聚剂是聚氯丁二烯分散体和/或聚氨酯分散体领域的技术人员已知的。它们优选是盐溶液,尤其是盐水溶液,其尤其优选含有cacl2。最优选的是2重量%至5重量%盐水溶液,尤其是cacl2溶液。凝聚剂的施加优选借助喷涂、浸渍或注射进行。同样可能涂抹、流延浇注、刮涂和辊涂。
如果借助加热进行凝聚,在此优选的是80至220℃的温度。
在一个优选实施方案中,既使用凝聚剂、又随后进行加热。
在第一步骤中,将水性组合物施加到至少一个无纺布上。为此,可以使用专业领域中常规的技术。合适的实例是借助喷涂对无纺布施加水性组合物;注射水性组合物,或将无纺布浸渍到水性组合物中。同样可行的是涂抹、浇注、刮涂和辊涂。但是,优选的是喷涂、注射和浸渍。在此,优选可在-5℃至80℃,优选5℃至45℃,更优选10℃至35℃,最优选20至30℃的温度下进行施加。在此,在施加到无纺布后可另外借助压缩空气将该组合物吹入无纺布中。
下面描述特别合适的含有聚氯丁二烯分散体和/或聚氨酯分散体的水性组合物。
聚氯丁二烯分散体(a1)
如例如wo-a02/24825(第3页第26行-第7页第4行)、de-a3002734(第8页第23行-第12页第9行)、us-a5,773,544(第2栏第9行至第4栏第45行)或wo2009/027013a中所公开,通过氯丁二烯和任选可与氯丁二烯共聚的烯属不饱和单体在碱性介质中的乳液聚合制备根据本发明合适的聚氯丁二烯分散体。特别优选的是如例如wo02/24825a实施例2和de3002734实施例6中所述通过连续聚合制备的聚氯丁二烯分散体,其中调节剂含量可在0.01%至0.3%之间变化。
在一个优选实施方案中,聚氯丁二烯分散体a)中包含的所述至少一种聚氯丁二烯具有10至100,优选30至95,更优选60至90的肖氏a值。也可以使用两种或更多种不同聚氯丁二烯的混合物;在一个替代性实施方案中,聚氯丁二烯分散体a)中包含的所有聚氯丁二烯具有10至100,优选15至95的肖氏a值。
在一个优选实施方案中,聚氯丁二烯是阴离子聚氯丁二烯。在一个特别优选的实施方案中,其具有根据diniso976:2013测得的8至14,更优选9至13,最优选10至13的ph值。可借助metrohm公司的826ph移动式ph计进行测定,所用的单杆测量电极可以是metrohm公司的llprotrodewoc。通过单个样品的20次测定和取所得结果的平均值,可提高测量精度。
如果ph值位于10至13,则实现水性组合物的提高的储存稳定性。此外,低于8的ph值可导致水性组合物或胶粘剂太快凝固,这在较温暖的月份可导致质量问题。
各自组分的比例基于水性组合物的不挥发部分的总重量计,在此,水性组合物的组分a)至e)的总数合计为100重量%。
如diniso7619-2010中所述,在此借助zwick3114a型硬度计(硬度a–2.5n)测定肖氏a值。
聚氨酯分散体(a2):
用于高要求的工业应用,例如制鞋、机动车内饰部件的粘合、膜层压或纺织基底的粘合中的胶粘剂的水性聚氨酯分散体是已知的。
关于本发明被称为聚氨酯分散体的分散体含有可为狭义上的聚氨酯的聚合物,即通过多元醇和多异氰酸酯的聚合获得的那些聚合物作为分散相,但它们也可以是其中也使用单胺和/或二胺作为形成组分,任选作为扩链剂的那些。可根据本发明使用的聚氨酯分散体因此是纯水性聚氨酯分散体和聚氨酯-脲分散体两者。
在本发明中,优选使用含有半结晶链段并可通过热活化法加工的聚氨酯分散体。在热活化法中,将分散体施加到基底上,并在水完全蒸发后,通过例如使用红外辐射器加热而活化胶粘剂层,并转化成能粘合的状态。胶粘剂膜变粘的温度被称为活化温度。优选使用的水性聚氨酯或聚氨酯-脲分散体含有在干燥后为半结晶或结晶的聚合物a)作为分散相。
当其在根据din65467在20k/min的加热速率下的dsc测量中具有熔融峰时,聚合物被称为半结晶或结晶的。熔融峰由聚合物中的规则子结构的熔融造成。由本发明的制剂获得的聚合物或聚合物层的熔融温度在此优选为35℃至80℃,更优选40℃至70℃,最优选42℃至55℃。由本发明的制剂获得的聚合物层的熔化焓为≥35j/g,优选≥40j/g,更优选≥45j/g。评估第一次加热,从而也检测缓慢结晶的聚合物。
聚合物a更优选由以下组分形成
a(i).至少一种结晶或半结晶的双官能聚酯多元醇,其具有至少400g/mol的数均分子量和至少35℃的熔融温度和至少35j/g的熔化热,
a(ii).任选至少一种具有62至399g/mol的数均分子量的双官能多元醇组分,
a(iii).异氰酸酯组分,
a(iv).不同于a(i)和a(ii)的至少一种带有至少一个离子基团或潜在离子基团的异氰酸酯反应性组分,
和
a(v).不同于a(i)、a(ii)和a(iv)的任选其它异氰酸酯反应性组分。
本发明的水性分散体优选含有15重量%至60重量%的聚合物和40重量%至85重量%的水,优选30重量%至50重量%的聚合物和50%至70重量%的水,更优选38重量%至52重量%的聚合物和48重量%至62重量%的水。
该聚合物优选含有50重量%至95重量%的成分a(i)、0重量%至10重量%的成分a(ii)、4重量%至25重量%的成分a(iii)、0.5重量%至10重量%的成分a(iv)和0重量%至30重量%的成分a(v),其中成分的总数合计为100重量%。
在本发明的一种优选形式中,该聚合物含有65重量%至92重量%的成分a(i)、0重量%至5重量%的成分a(ii)、6重量%至15重量%的成分a(iii)、0.5重量%至5重量%的成分a(iv)和0重量%至25重量%的成分a(v),其中成分的总数合计为100重量%。
在本发明的一种特别优选的形式中,该聚合物含有75重量%至92重量%的成分a(i)、0重量%至5重量%的成分a(ii)、8重量%至15重量%的成分a(iii)、0.5重量%至4重量%的成分a(iv)和0重量%至15重量%的成分a(v),其中成分的总数合计为100重量%。
在本发明的一种非常特别优选的形式中,该聚合物含有80重量%至90重量%的成分a(i)、0重量%至3重量%的成分a(ii)、8重量%至14重量%的成分a(iii)、0.5重量%至3重量%的成分a(iv)和0重量%至10重量%的成分a(v),其中成分的总数合计为100重量%。
可考虑的结晶或半结晶的双官能聚酯多元醇a(i)尤其是基于二羧酸和/或其衍生物,如酐、酯或酰基氯和优选脂族的线性多元醇的线性或轻微支化的聚酯多元醇。二羧酸和/或其衍生物的混合物也是合适的。合适的二羧酸是例如己二酸、丁二酸、癸二酸或十二烷二酸。优选的是丁二酸、己二酸和癸二酸和这些的混合物,特别优选的是丁二酸和己二酸和这些的混合物,非常特别优选的是己二酸。这些以基于所有羧酸的总量计至少90摩尔%,优选95至100摩尔%的量使用。
双官能聚酯多元醇a(i)可例如通过二羧酸与多元醇的缩聚制备。多元醇优选具有62至399g/mol的分子量、由2至12个碳原子组成、优选未支化、双官能并优选具有伯oh基团。
可用于制备聚酯多元醇a(i)的多元醇的实例是多元醇,例如乙二醇、二-、三-或四乙二醇、丙-1,2-二醇、二-、三-或四丙二醇、丙-1,3-二醇、丁-1,4-二醇、丁-1,3-二醇、丁-2,3-二醇、戊-1,5-二醇、己-1,6-二醇、2,2-二甲基丙-1,3-二醇、1,4-二羟基环己烷、1,4-二羟甲基环己烷、辛-1,8-二醇、癸-1,10-二醇、十二烷-1,12-二醇或这些的混合物。
用于聚酯多元醇a(i)的优选多元醇组分是乙-1,2-二醇、丁-1,4-二醇和己-1,6-二醇;特别优选的是丁-1,4-二醇和己-1,6-二醇,非常特别优选的是丁-1,4-二醇。
聚酯多元醇a(i)可由一种或多种多元醇形成。在本发明的一个优选实施方案中,它们由仅一种多元醇形成。
如果具有至少400g/mol的数均分子量和至少35℃的熔融温度的结晶或半结晶的双官能聚酯多元醇具有至少50j/g的熔化热,则使用这些制成的聚合物通常具有≥35j/g的熔化热。如果需要,可通过组成中的聚酯多元醇a(i)的含量的轻微改变或通过聚酯多元醇的熔化热的小变动来实现该聚合物的熔化热的调节。这些措施只需要定向实验并且完全在本领域普通技术人员的实践经验内。
聚酯多元醇a(i)的制备是现有技术中已知的。
聚酯多元醇a(i)的数均分子量优选为400至4000g/mol,更优选1000至3000g/mol,特别优选1500至2500g/mol,非常特别优选1800至2400g/mol。例如使用聚苯乙烯标样借助gpc测量确定数均分子量。
该结晶或半结晶的聚酯多元醇的熔融温度通常为至少35℃,优选40至80℃,更优选42至60℃,最优选45至52℃。熔化热为≥35j/g,优选≥40j/g,更优选≥50j/g。
适合作为形成组分a(ii)的具有62至399的分子量的双官能多元醇组分的实例是所提到的用于制备聚酯多元醇a(i)的多元醇。低分子量聚酯二醇、聚醚二醇、聚碳酸酯二醇或其它聚合物二醇原则上也合适,只要它们具有62至399g/mol的分子量。
合适的形成组分a(iii)是每分子具有至少两个游离异氰酸酯基团的任意有机化合物。优选使用二异氰酸酯y(nco)2,其中y是具有4至12个碳原子的二价脂族烃基、具有6至15个碳原子的二价脂环族烃基、具有6至15个碳原子的二价芳族烃基或具有7至15个碳原子的二价芳脂族烃基。优选使用的此类二异氰酸酯的实例是四亚甲基二异氰酸酯、甲基五亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基环己烷、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二异氰酸根合-2,2-二环己基丙烷、1,4-苯二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯、2,2'-和2,4'-二苯甲烷二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯、对-异亚丙基二异氰酸酯和由这些化合物组成的混合物。
也可以共同使用一定比例的本身在聚氨酯化学中已知的更高官能多异氰酸酯或本身已知的改性的、例如包含碳二亚胺基团、脲基甲酸酯基团、异氰脲酸酯基团、氨基甲酸酯基团和/或缩二脲基团的多异氰酸酯。
除这些简单二异氰酸酯外,在连接异氰酸酯基团的基团中含有杂原子和/或具有每分子多于2个异氰酸酯基团的官能度的多异氰酸酯也合适。前者是例如通过简单脂族、脂环族、芳脂族和/或芳族二异氰酸酯的改性制成、由至少两种二异氰酸酯形成并具有脲二酮、异氰脲酸酯、氨基甲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、碳二亚胺、亚氨基噁二嗪二酮和/或噁二嗪三酮结构的多异氰酸酯。每分子具有多于2个异氰酸酯基团的未改性多异氰酸酯的实例是例如4-异氰酸根合甲基辛烷1,8-二异氰酸酯(壬烷三异氰酸酯)。
特别优选的形成组分a(iii)是六亚甲基二异氰酸酯(hdi)和1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基环己烷(ipdi)及其混合物。
优选的带有至少一个离子基团或潜在离子基团的异氰酸酯反应性组分a(iv)是单-和二羟基羧酸、单-和二氨基羧酸、单-和二羟基磺酸、单-和二氨基磺酸以及单-和二羟基膦酸或单-和二氨基膦酸和它们的碱金属盐和铵盐。实例是二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、羟基特戊酸、n-(2-氨基乙基)-β-丙氨酸、n-(2-氨基乙基)-2-氨基乙磺酸、n-(2-氨基乙基)-2-氨基乙烷羧酸、乙二胺丙基-或-丁基磺酸、丙-1,2-或-1,3-二胺-β-乙基磺酸、苹果酸、柠檬酸、乙醇酸、乳酸、甘氨酸、丙氨酸、牛磺酸、赖氨酸、3,5-二氨基苯甲酸、ipdi和丙烯酸的加成产物(ep-a0916647,实施例1)及其碱金属盐和/或铵盐;例如de-a2446440(第5-9页,式i-iii)中描述的亚硫酸氢钠与丁-2-烯-1,4-二醇的加合物、聚醚磺酸酯、2-丁烯二醇和nahso3的丙氧基化加合物。非常适用于成盐的是钠、钾、锂和钙的氢氧化物和叔胺,如三乙胺、二甲基环己基胺和乙基二异丙基胺。其它胺也可用于成盐,如氨、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、甲基二乙醇胺、氨基甲基丙醇以及所提到的胺和其它胺的混合物。可取的是,这些胺仅在异氰酸酯基团基本转化后才加入。
可通过酸的加入转化成阳离子基团的单元,如n-甲基二乙醇胺也适合作为组分a(iv)。
特别优选的组分a(iv)是具有羧基和/或羧酸根和/或磺酸根基团的那些。
非常特别优选的是n-(2-氨基乙基)-2-氨基乙磺酸和n-(2-氨基乙基)-2-氨基乙烷羧酸的钠盐,尤其是n-(2-氨基乙基)-2-氨基乙磺酸的钠盐。非常特别优选的还有二羟甲基丙酸的盐。
异氰酸酯反应性组分a(v)可以例如是含有至少一个羟基或氨基的聚氧化烯醚。常用的聚环氧烷聚醚醇可以本身已知的方式通过合适的起始剂分子的烷氧基化获得。适用于烷氧基化反应的环氧烷尤其是环氧乙烷和环氧丙烷,它们可独自或一起用于烷氧基化反应。
异氰酸酯反应性组分a(v)的进一步实例是单胺、二胺和/或多胺,及其混合物。
单胺的实例是脂族和/或脂环族伯和/或仲单胺,如乙胺、二乙胺、异构丙基-和丁基胺、更高级的线性脂族单胺和脂环族单胺,如环己胺。进一步的实例是氨基醇,即在一个分子中含有氨基和羟基的化合物,例如乙醇胺、n-甲基乙醇胺、二乙醇胺或2-丙醇胺。二胺的实例是乙-1,2-二胺、己-1,6-二胺、1-氨基-3,3,5-三甲基-5-氨基甲基环己烷(异佛尔酮二胺)、哌嗪、1,4-二氨基环己烷和双(4-氨基环己基)甲烷。己二酸二酰肼、肼和水合肼也可考虑。进一步的实例是氨基醇,即在一个分子中含有氨基和羟基的化合物,例如1,3-二氨基-2-丙醇、n-(2-羟乙基)乙二胺或n,n-双(2-羟乙基)乙二胺。多胺的实例是二亚乙基三胺和三亚乙基四胺。
在本发明的一种优选形式中,为了调节摩尔质量,本发明的聚合物含有至少一种单胺和/或至少一种二胺作为异氰酸酯反应性组分a(v)。
本发明中所用的组分(a)可以是基于一种或多种聚氯丁二烯聚合物的分散体(a1)、基于一种或多种聚氨酯和/或聚脲聚合物的分散体(a2)、或(a1)和(a2)的混合物。
增稠剂b)
用于本发明用途的水性组合物包含至少一种增稠剂。合适的增稠剂例如描述于w.heilen等人“additivefürwässrigelacksysteme”,vincentz-verlaghannover,isbn978-3-86630-845-9,第61页及其后。合适的增稠剂例如以基于水性组合物的不挥发部分计0.01量%至15重量%的量被包含,其优选选自聚丙烯酸、水溶性聚氨酯、二氧化硅、纤维素衍生物如聚羧化纤维素醚、非离子纤维素醚和微纤化纤维素、藻酸盐、黄原胶、聚乙烯醇及其混合物。在另一个实施方案中,增稠剂以基于水性组合物的不挥发部分计0.3重量%至5.0重量%的量被包含。
通过至少一种增稠剂在水性组合物中的存在,实现多种技术优点。例如,提高水性组合物的稳定性,尤其是当另外包含附加成分,例如阻燃剂,如al(oh)3时。此外,通过所述至少一种增稠剂的加入,提高粘度,因此改进该方法。如果使用无增稠剂的水性组合物,由于施加的真空,这种或所述胶粘剂太显著地被吸入,并且水性组合物或胶粘剂在组件中的分布通常不充分。通过增稠剂的存在,同样可实现更精确的计量加入和水性组合物的减少滴落。与不含增稠剂的组合物相比,也实现在将水性组合物施加到无纺布上后更恒定的层厚度。
水性二氧化硅分散体c)
该水性组合物可进一步包含水性二氧化硅分散体。二氧化硅的水性分散体早已为人所知。根据生产方法,它们以不同结构存在。根据本发明合适的二氧化硅分散体可基于硅溶胶、硅胶、气相二氧化硅或沉淀二氧化硅或这些所提到的混合物获得。任选地,使用其中sio2粒子具有1至400nm,优选5至100nm,更优选8至55nm的平均粒径的水性二氧化硅分散体。如果使用沉淀二氧化硅,为了减小粒子,将这些研磨。通过在激光衍射仪中的激光衍射测定平均粒径。首先,在搅拌的同时取出二氧化硅分散体或水性组合物的样品,转移到烧杯中并通过加入水且在没有加入分散添加剂的情况下稀释,以使得产生具有大约1重量%sio2的重量比例的分散体。为了测定粉末的粒度,通过将该粉末搅拌到水中,制备具有大约1重量%sio2的重量比例的分散体。在分散后立即用激光衍射仪测定分散体的部分样品的粒度分布。对于该测量,应该选择1.09的相对折射率。所有测量在室温下进行。
硅溶胶是非晶二氧化硅在水中的胶体溶液,其也被称为二氧化硅溶胶,但通常简称为硅溶胶。二氧化硅在此以表面羟基化的球形粒子的形式存在。胶体粒子的粒径通常为1至200nm,其中与粒度相关联的bet比表面积(如下所述通过g.n.sears,analyticalchemistry第28卷,第12期,1981-1983,1956年12月的方法测定)为15至2000m2/g。sio2粒子的表面具有电荷,其由相应的抗衡离子平衡,这导致该胶体溶液的稳定化。碱性稳定化的硅溶胶具有7至11.5的ph值并含有例如少量na2o、k2o、li2o、氨、有机氮碱、四烷基氢氧化铵或碱金属硅酸盐或铵铝酸盐作为碱化剂。硅溶胶也可以作为半稳定胶体溶液以弱酸性形式存在。也可以通过用al2(oh)5cl涂覆表面而制造被调节为阳离子的硅溶胶。硅溶胶的固体浓度优选为5重量%至60重量%的sio2。
硅溶胶的生产方法中的生产步骤基本是:借助离子交换将水玻璃脱碱、调节到各自所需的sio2粒子的粒度(分布)并使其稳定化、调节到各自所需的sio2浓度和任选将sio2粒子表面改性,例如用al2(oh)5cl。sio2粒子在任何这些步骤中都不保持胶体溶解状态。由此解释了具有例如高粘合剂效用的离散初级粒子的存在。
硅胶被理解为是指具有松散至致密的孔隙结构的具有弹性至固体稠度的胶体成形或未成形的二氧化硅。二氧化硅以高度缩合的聚硅酸的形式存在。在表面上存在硅氧烷和/或硅烷醇基团。由水玻璃通过与无机酸反应制备硅胶。初级粒度通常为3至20nm,比表面积为250至1000m2/g。
在本发明中,在此借助g.n.sears,analyticalchemistry第28卷,第12期,1981-1983,1956年12月的方法测定比表面积。
此外,区分气相二氧化硅和沉淀二氧化硅。在沉淀法中,最先装载水,然后同时加入水玻璃和酸,如h2so4。在此产生胶体初级粒子,其随着反应进行而附聚并生长成附聚物。比表面积为30至800m2/g且初级粒度为5至100nm。这些作为固体存在的二氧化硅的初级粒子牢固交联以形成次级附聚物。
可通过火焰水解或借助光弧法生产气相二氧化硅。气相二氧化硅的主要合成法是火焰水解,其中在氢氧焰中分解四氯硅烷。在此形成的二氧化硅是x射线非晶的。气相二氧化硅在它们的几乎无孔表面上具有比沉淀二氧化硅明显更少的oh基团。通过火焰水解制成的气相二氧化硅具有50至600m2/g的比表面积和通常5至50nm的初级粒度,通过光弧法制成的二氧化硅具有25至300m2/g的比表面积和5至500nm的初级粒度。
固体形式的二氧化硅的合成和性质的进一步细节可见于例如k.h.büchel,h.-h.moretto,p.woditsch“industrielleanorganischechemie”,wileyvchverlag1999,章节5.8。
如果作为离散固体存在的sio2原材料,例如气相二氧化硅或沉淀二氧化硅用于本发明的聚合物分散体,则其通过分散转化成水性sio2分散体。为了生产二氧化硅分散体,使用现有技术的分散器,优选适合用于产生高剪切速率的那些,如ultraturrax或盘型溶解器。
本发明的优选聚合物分散体是其中二氧化硅分散体c)的sio2粒子作为离散未交联初级粒子存在的那些。同样优选的是,sio2粒子在粒子表面具有羟基。更优选地,使用水性硅溶胶作为水性二氧化硅分散体c)。
可以例如借助以下试验方法确定sio2粒子是否在粒子表面具有羟基。将硅溶胶酸化,然后用碱液滴定。在此将sio2粒子表面处可及的oh基团去质子,并测定在此消耗的滴定碱液的量。由于二氧化硅是弱酸,在ph=4和大约9的最终ph之间的氢氧化钠溶液的消耗量的测定用于oh官能度。在g.w.sears,jr.,anal.chem.,28,1981(1956)中描述了这种方法。
本发明的二氧化硅的基本性质是它们在聚氯丁二烯分散体的制剂中的增稠作用,其导致由此制成的胶粘剂形成细分散的对于沉降而言稳定的分散体,具有良好可加工性并且也在无纺布上具有高稳固性。
包含根据本发明的聚氯丁二烯分散体和/或聚氨酯分散体a)和根据本发明的二氧化硅分散体c)的水性组合物是市售分散体的混合物。根据本发明的合适聚氯丁二烯分散体a1)可以dispercoll®c商品名,尤其是dispercoll®c74、c84、c86、c2325和c2372-1购自covestrodeutschlandag。合适的聚氨酯分散体a2)的一个实例是dispercoll®u53f(covestrodeutschlandag)。根据本发明合适的二氧化硅分散体c)可以dispercoll®s商品名,尤其是dispercoll®s5005(55nm)、s4510(30nm)、s4020(15nm)、s3030/1(9nm)、s2020xp(15nm),更优选dispercoll®s4510购自covestrodeutschlandag。在上文的括号之间给出平均粒径。
根据本发明,也可以使用上文提到的dispercoll®类型的混合物,其中优选包含dispercoll®s4510和/或s3030/1。
在另一个特别优选的实施方案中,在该水性组合物中包含10重量%至90重量%的水性二氧化硅分散体,其优选具有1至400nm的二氧化硅粒子的平均粒径(组分c)。
各自组分的比例基于水性组合物的不挥发部分的总重量计,在此,水性组合物的组分a)至d)的总数合计为100重量%。
添加剂d)
本发明的水性组合物可任选包含添加剂。
例如,可以加入润湿剂,尤其是多磷酸盐,如六偏磷酸钠、萘磺酸、聚丙烯酸铵盐或聚丙烯酸钠盐。同样合适的是聚丙烯酸的盐,尤其是聚丙烯酸的钠盐,如可例如以dispexn40商品名购自basf。优选以0.2重量%至0.6重量%的量加入,所有数据基于水性组合物的不挥发部分计。
此外,可以将阻燃剂添加到水性组合物中,以提高由其制成的成型体的防火安全。阻燃剂的实例可提到:有机磷和氮化合物、有机氯和有机溴化合物,和无机阻燃剂,例如三氧化锑或氢氧化铝。在本发明中,优选使用氢氧化铝作为水性组合物中的阻燃剂;在此特别优选使用具有1.0至3.9µm,尤其是1.7-2.1µm的中值粒度d(50)的氢氧化铝。
在另一个、但不优选的实施方案中,为了保存,也可以加入杀真菌剂。这些以基于水性组合物的不挥发部分计0.02重量%至1重量%的量使用。合适的杀真菌剂是例如酚和甲酚衍生物或有机锡化合物。
任选也可以将增粘树脂,例如未改性或改性的天然树脂,如松香酯、烃树脂或合成树脂,如邻苯二甲酸酯树脂以分散形式添加到本发明的聚合物组合物中(参见例如"klebharze"r.jordan,r.hinterwaldner,第75-115页,hinterwaldnerverlagmünchen1994)。优选的是软化点大于70℃,更优选大于110℃的烷基酚树脂和萜烯酚醛树脂分散体。
同样可以使用有机溶剂,例如甲苯、二甲苯、乙酸丁酯、甲乙酮、乙酸乙酯、二氧杂环己烷或其混合物,或增塑剂,例如基于己二酸酯、邻苯二甲酸酯或磷酸酯的那些,其以基于水性组合物的不挥发部分计0.5至10重量份的量。
本发明的水性组合物还可含有0.1重量%至30重量%,优选1.5重量%至15重量%的至少一种颜料,其优选选自白色颜料,更优选选自白垩、tio2、zno、mgo、al(oh)3、al2o3或其混合物。
氧化锌或氧化镁可用作可从氯丁二烯聚合物中裂解出的少量氯化氢的受体,因此在优选实施方案中被另外包含。这些以基于水性组合物的不挥发部分计0.1重量%至10重量%,优选1重量%至5重量%的量加入,并在聚氯丁二烯分散体(a1)存在下可部分水解或含有可水解组分。由此可以提高聚合物分散体的粘度并将其调节到所需水平。
对于zno,例如在"gmelinshandbuchderanorganischenchemie",第8版,1924,verlagchemieleipzig,第32卷,第134/135页和在补充卷32,verlagchemie,1956,第1001-1003页中描述了这种水解。对于mgo,其例如描述在"gmelinshandbuchderanorganischenchemie",第8版,1939,verlagchemieberlin,第27卷,第12/13页,47-50,62-64中。
但是,也可以加入其它稳定剂,例如一氧化铅,或在碱性聚氯丁二烯分散体存在下水解的添加剂。
如果本发明的水性组合物的较高粘度不理想,则可省去加入zno或mgo而不会不利地影响产物的储存稳定性。
在优选实施方案中,所述至少一种添加剂选自颜料、阻燃剂、抗氧化剂、分散助剂、乳化剂、润湿剂、附着力促进剂和消泡剂。
水性组合物
对于本发明的水性组合物的生产,选择各组分的比率,以使所得分散体具有25重量%至60重量%,优选30重量%至50重量%的不挥发成分含量,其中聚氯丁二烯分散体和/或聚氨酯分散体(a)的比例为9.9重量%至90重量%,优选14.7重量%至75重量%,并且二氧化硅分散体(c)的比例为9.9重量%至90重量%,优选24.7重量%至85重量%,更优选40重量%至75重量%,其中百分比数据基于组分a)至d)的不挥发部分的重量计并且合计为100重量%。
聚氯丁二烯分散体和/或聚氨酯分散体也可以任选包含其它分散体,例如聚丙烯酸酯、聚偏二氯乙烯、聚丁二烯、聚乙酸乙烯酯或苯乙烯-丁二烯分散体,其以最多30重量%的比例。
水性组合物的制备
通过组分(a)至(d)的简单混合生产本发明的水性组合物。优选最先装载聚氯丁二烯分散体和/或聚氨酯分散体(a),并在搅拌的同时加入其它组分。在一个特别优选的实施方案中,作为混合物的最后一种组分加入增稠剂(b)。
本发明的复合组件还包含至少一个无纺布。
本发明中合适的无纺布是复合组件领域的本领域技术人员已知的所有无纺布。
可用的纤维材料或填充材料是合成纤维、再生纤维和天然纤维及其混合物。在优选实施方案中,制造弹性和无弹性纤维或长丝的混合物。
用于第一纺织带的无弹性纤维或长丝是例如棉、粘胶和合成纤维或长丝,例如聚丙烯酸系、聚酰胺、芳族聚酰胺、聚酯、聚烯烃或无机纤维材料,例如玻璃纤维或碳纤维。
弹性纤维或长丝元件是例如二烯类弹性纤维、热塑性弹性体、弹性纤维、弹性聚酰胺或聚氨酯纤维的纱、纹理合成纱、纤维素加捻绉丝或纤维素纺成绉丝。
无纺布优选由基于聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、玻璃、矿物或植物的纤维,如棉纤维、椰子纤维、米棉纤维或其混合物组成,和/或具有300至1200g/m2,优选400至550g/m2或900至1100g/m2的密度。
根据所需无纺布的厚度,弹性和无弹性纤维或长丝都可以不同细度使用。无弹性纤维的纤维细度优选为0.01-1tex(tex=以g/1000m计的长丝细度的尺度单位)。弹性长丝的长丝细度优选为4-80tex,优选10-40tex,更优选15-30tex。
无纺布可由一种或多种不同类型的长丝或纤维组成,它们在材料和/或纱细度方面彼此不同。可以包含一种或多种类型的无弹性纱、和如果存在的话一种或多种类型的弹性纱。
无纺布的纵向伸展度为优选30-200%,更优选60-110%,尤其优选85-100%。无纺布的横向伸展度为优选10-120%,更优选30-100%,尤其优选40-90%。
无纺布可以是染色的或未染色的。此外,无纺布可被针刺、梳理或热预定形。
无纺布可另外也包含阻燃纤维或由阻燃纤维组成,以改进复合组件的阻燃性。适用于纤维的市售阻燃剂是thor公司的aflammit®或clariant公司的exolit®。同样可以使用红磷。
在该方法中,在凝聚后获得的半成品通过压制和/或加热成型以产生复合组件。在此可通过复合组件领域的本领域技术人员常规的方法,例如在压机中进行该步骤。如果使用加热,则可在引入压机前加热该半成品。或者,该半成品可以在压机中同时加热和压制。
如果进行压制步骤,则这优选持续0.1至30秒,更优选1至15秒,尤其优选3至10秒。
所得复合组件随后可进一步加工。这可例如通过将层,优选热塑性聚合物或树脂的层施加到复合组件的部分或整个表面上和然后任选布置装饰进行。在此,合适的是本领域技术人员已知的所有装饰,例如纺织扁平物(优选具有泡沫背衬)、皮革或膜。由此可进一步支撑和巩固该复合组件。在此,热塑性聚合物可选自常规热塑性聚合物,如聚烯烃或聚氨酯。该热塑性聚合物同样可以是如上所述的粘合剂。如果使用树脂,则同样可以使用上述那些。
半成品可以在此在各种装置中加工或在压机内在所谓的“一步”法中加工。这种一步法优选包括以下步骤:
a.用粘合剂润湿无纺布并加热。在此产生干燥、温热且用粘合剂涂覆的无纺布。
b.该装饰,例如具有泡沫背衬的纺织扁平物,在泡沫面上同样用粘合剂润湿,但没有干燥或没有完全干燥,以留下湿胶粘膜。
c.将用粘合剂涂覆的装饰以湿胶粘膜面放置到来自步骤a.的用粘合剂涂覆的无纺布上,或通过各自的辊进给到压机中,然后压制。
在此,首先通过热塑性纤维成型和稍后通过粘合剂的聚结和固化和胶粘膜的更慢固化来实现部件的接合。仅凭它们自己,热塑性材料的冷却和粘合剂的固化都不可能以如此快的方式实现。单独的高压通常也没有在该装饰的情况下带来令人满意的解决方案。相反,这两种措施的组合带来成功,且稍后的结晶带来强度。用于层压材料/纺织品的胶接的粘合剂应该优选尚未填充到过大硬度或尚未被调节到太硬。此时,载体虽然会相当坚实,但纺织品与载体的粘合有可能稳定性不足。
或者,或在施加上述层,任选施加装饰后,同样可以通过再次压制和/或再次热处理进行复合组件的进一步成型。复合组件或进一步加工的复合组件的自动化包边也可行,从而产生在包边区域中耐久的复合材料。这一点的前提条件是周边修剪与包边匹配,预期破坏位点在半径b侧减弱该材料,并且存在足够的能量源(压力、温度、高频能量)。
或者,复合组件或进一步加工的复合组件可如上所述按尺寸切割或冲压,以获得所需形状。
根据本发明获得的复合组件可用作内饰件、遮阳板、承载件、二维或三维隔音板、三维打印组件、垫层材料、防撞护栏、座椅托架和冲击隔绝材料的组成部分。
实施例
下面参考实施例和图1至3详细阐释本发明。其中显示:
图1本发明的复合组件的第一种生产方法,
图2本发明的复合组件的第二种生产方法和
图3本发明的复合组件的第三种生产方法。
图1显示用于产生本发明的复合组件9的第一种连续生产方法。其中,无纺布1从辊2经由两个导辊3进给到粘合剂施加装置4,在当前情况下为喷涂装置。粘合剂施加装置4将粘合剂施加到无纺布1的两面。由此涂覆的无纺布1随后进给到反应物施加装置5,在此通过喷涂施加凝聚剂。随后,将无纺布1进给到具有液压驱动和加热的压板7的压机6。其中,经涂覆的无纺布1压制成所需形状,加热并同时用同样布置在压机6中的冲压装置切割成所需尺寸。复合组件9的切割或冲压尤其在压边模具中进行。在达到停留时间后,随后推出本发明的复合组件9并重复该方法。
图2显示用于产生本发明的复合组件9的替代性的连续生产方法。这与图1中所示方法的区别基本在于,粘合剂施加装置由浸渍浴10实现,借助挤压辊布置11将无纺布1导过其中,在此过程中施以粘合剂。在挤压辊布置11中,通过辊的重量而在辊之间传送的无纺布1上产生压力,并因此控制粘合剂施加量。当离开浸渍浴10时,将经涂覆的无纺布1导过两个剥脱辊12之间的间隙,借此除去过量粘合剂并能够再次进给到浸渍浴10。其余方法步骤以图1中描述的方法进行。
图3显示本发明的连续生产方法的第三种变体。这基本基于图2中所示的程序,其中在图3中所示的实施方案中,压机13不包括经加热的压板,而是未加热的模具。经涂覆的无纺布材料直接在压机13的上游通过加热站14、借助热板或红外辐射加热在一面或两面上加热。典型加热温度在此为大约220℃。由于通过这种上游加热站14已启动粘合剂的固化反应,在此可以在压制和冲压操作中省去压制或冲压工具的额外加热。根据传输速度和加热站14与压机13之间的距离,无纺布在进入压机13时具有30℃至220℃的温度。
水性粘合剂分散体的生产:
基于聚氯丁二烯的混合物的实施例:
最先装载2690.8克dispercoll®c2325(聚氯丁二烯分散体,固含量55%,covestrodeutschlandag),并在搅拌的同时向其中相继计量加入64.69克rhenofit®dda-50em(老化稳定剂,固含量50%,lanxessag)、64.69克emulvin®w(乳化剂,固含量65%,lanxessag)、6278.54克dispercoll®s4510(硅溶胶分散体,固含量45%,covestrodeutschlandag)、520.63克martinal®oi-104(基于氢氧化铝的阻燃剂,martinswerkgmbh)和523.04克borchigel®ala(增稠剂,固含量10%,用水1:1稀释到固含量5%,omgborchersgmbh),并搅拌另外30分钟。随后,将分散体在室温下静置24小时。所得水性粘合剂分散体具有50%的固含量、9.9的ph值和1240mpas的粘度。
基于聚氨酯的混合物的实施例:
最先装载3218.1克dispercoll®u53f(聚氨酯分散体,固含量40%,covestrodeutschlandag),并在搅拌的同时向其中相继计量加入33.9克rhenofit®dda-50em(老化稳定剂,固含量50%,lanxessag)、33.8克emulvin®w(乳化剂,固含量65%、lanxessag)、2335.8克dispercoll®s3030-1(硅溶胶分散体,固含量30%,covestrodeutschlandag)、271.51克martinal®oi-104(基于氢氧化铝的阻燃剂,martinswerkgmbh)和382.5克borchigel®ala(增稠剂,固含量10%,用水1:1稀释到固含量5%,omgborchersgmbh),并搅拌另外30分钟。随后,将分散体在室温下静置24小时。所得水性粘合剂分散体具有37%的固含量、10.2的ph值和1750mpas的粘度。
实施例1和2:复合组件(装饰件)的制造
为了制造在当前情况下配置为装饰件的复合组件,使用由60重量%的黑色pes和40重量%的白色pes双组分纤维组成的1000g/m²pes无纺布,以由此产生灰色无纺布。这样的无纺布在每种情况下用上述组合物之一以300g/m²干重量润湿并借助压缩空气吹入无纺布中。随后,该材料在200至220℃下加热大约30至90秒,然后在室温下在模具中压制,以获得装饰件。