BE1023124A9

BE1023124A9 - Werkwijze en inrichting voor het aanbrengen van een compacte polyurethaan coating op een flexibel dragermateriaal

Info

Publication number: BE1023124A9
Application number: BE20155104A
Authority: BE
Inventors: Gert Raeymackers; Jurgen Mispelon; Smet Steven De; Jürgen Deseure; Geert Vercruysse
Original assignee: Vetex Nv
Priority date: 2015-02-26
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2017-02-02
Also published as: EP3061532B1; EP3061532A1; BE1023124A1; BE1023124B1

Abstract

Deze uitvinding betreft een werkwijze voor het aanbrengen van een compacte polyurethaan coating op een flexibel dragermateriaal (1), omvattende het voorzien van een flexibel dragermateriaal (1), het aanbrengen van een mengeling omvattende polyurethaan componenten op dit flexibel dragermateriaal (1) en het uitharden van de op het flexibele dragermateriaal (1) aangebrachte mengeling tot een compacte polyurethaan coating, waarbij minstens een deel van de mengeling gedeeltelijk wordt uitgehard, vooraleer deze op het flexibele dragermateriaal (1) wordt aangebracht. Daarnaast betreft deze uitvinding een specifieke inrichting (10) waarmee een dergelijke werkwijze kan uitgevoerd worden.

Description

1

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET AANBRENGEN VAN EEN COMPACTE POLYURETHAAN COATING OP EEN FLEXIBEL DRAGERMATERIAAL

Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het aanbrengen van een compacte polyurethaan coating op een flexibel dragermateriaal, omvattende het voorzien van een flexibel dragermateriaal, het aanbrengen van een mengeling omvattende polyurethaan componenten op dit flexibele dragermateriaal en het uitharden van de op het flexibele dragermateriaal aangebrachte mengeling tot een compacte polyurethaan coating.

Daarnaast heeft deze uitvinding betrekking op een specifieke inrichting waarmee een compacte polyurethaan coating op een flexibel dragermateriaal aangebracht kan worden volgens een dergelijke werkwijze.

Momenteel bestaan er verschillende werkwijzen om een compacte polyurethaan coating op een flexibel dragermateriaal aan te brengen. Zo zijn er solventgebaseerde en watergebaseerde werkwijzen enerzijds en extrusiemethoden anderzijds, waarmee polyurethaan ofwel direct op het dragermateriaal wordt aangebracht, ofwel via een transfersubstraat.

Traditionele werkwijzen maken gebruik van solventen waarin polyurethaan wordt opgelost om deze op het dragermateriaal aan te brengen, waarna het solvent uitgedampt wordt.

Deze werkwijzen laten eenvoudig toe om functionele eigenschappen zoals bijvoorbeeld brandwerendheid, antistatische eigenschappen, antimicrobiële eigenschappen, antivirale eigenschappen, enz. in te bouwen. Met solventgebaseerde werkwijzen is het mogelijk om dunne coatings te bekomen met een kleine tolerantie op de dikte. Er kan een goede homogeniteit bekomen worden. Het formuleringproces is eenvoudig en er zijn vlugge productiewissels mogelijk.

Nadelen van solventgedragen coatings zijn de ecologische voetafdruk door restpasta’s, vluchtige organische stoffen, enz., het hoog energieverbruik van het coating proces en de hoge investeringskost.

Door de strenger wordende regelgeving naar solventen toe, worden steeds meer watergebaseerde werkwijzen toegepast. Hierbij wordt een emulsie of een dispersie van polyurethaan in water op een dragermateriaal aangebracht en wordt het water uitgedampt. Oorspronkelijk werd het polyurethaan hiervoor eerst in solvent opgelost om daarna het solvent te vervangen door water. Bij nieuwere methoden worden niet solvent-gebaseerde dispergeermiddelen gebruikt om een emulsie of dispersie van polyurethaan in water aan te kunnen maken of wordt het polyurethaan onmiddellijk in water in emulsie of dispersie gebracht.

Met deze watergebaseerde werkwijzen kunnen ook relatief dunne coatings aangebracht worden met een relatief kleine tolerantie op de dikte. Hiermee kunnen echter niet dezelfde dunne coatings bereikt worden als bij gebruik van solventen. Er zijn hiermee ook relatief vlugge productiewissels mogelijk.

Watergebaseerde werkwijzen zijn echter veel duurder dan solventgebaseerde werkwijzen, zijn moeilijker te formuleren en hebben een nog hogere energiekost voor het uitdampen van het water. Naast de technische tekortkomingen naar bv. wasbestendigheid toe, zijn de mogelijkheden voor toepassing van transfer coating beperkt, door gebrek aan geschikt transfer papier en doordat de weinige types geschikt transfer papier bijzonder duur zijn. Combinaties van bepaalde eigenschappen zoals bijvoorbeeld lasbaarheid en wasbestendigheid zijn problematisch.

Extrusie is waarschijnlijk de meest toegepaste werkwijze om een polyurethaan fdm aan te brengen. Deze werkwijze is volledig solvent vrij. Bij extrusie worden korrels van thermoplastische polymeren, bijvoorbeeld thermoplastisch polyurethaan gesmolten in een extruder en getransporteerd naar het coating systeem, die bijvoorbeeld uitgevoerd kan zijn als een matrijs of een kalander, enz.

Het productieproces is snel en relatief goedkoop.

Nadelen hiervan zijn echter dat hiermee geen vlugge productiewissels (verandering van polymeer, kleurveranderingen, reiningscyclus...) mogelijk zijn, dat er grotere toleranties zijn op de dikte van een hiermee vervaardigde polyurethaan fdm en dat het moeilijk is om dunne coatings te bekomen. De mogelijke formuleringen zijn beperkt en de werkwijze kan enkel toegepast worden bij thermoplasten.

Bij reactieve extrusie wordt met een combinatie van oplossen in solvent en extruderen van pellets gewerkt, dit met een combinatie van de voor- en nadelen van beide als gevolg.

In de automobiel sector, voor raambekledingen, voor kunstleder, vloerbekleding, schoenzolen, enz. wordt polyurethaan ook in 2 componenten op een dragermateriaal aangebracht, waarbij de reactie ter plaatse gebeurt, na aanbrengen van de componenten op het dragermateriaal. Voor het coaten van textiel zijn de gekende processen echter niet bruikbaar, omdat ze te lange hardingstijden vereisen. Er werd reeds geprobeerd om deze processen aan te passen, waarbij op enkele problemen gestoten wordt, waarbij de coating in of zelfs doorheen het flexibele dragermateriaal dringt. Dit heeft onvoldoende hechting als gevolg, en/of een slechte oppervlaktekwaliteit, en/of een te stijf geheel, enz.

Het doel van deze uitvinding is dan ook om te voorzien in een werkbare solventvrije werkwijze voor het aanbrengen van een compacte polyurethaan coating op een flexibel dragermateriaal, waarmee dezelfde voordelen bekomen kunnen worden als bij de huidige solventgebaseerde werkwijzen.

Dit doel van de uitvinding wordt bereikt door te voorzien in een werkwijze voor het aanbrengen van een compacte polyurethaan coating op een flexibel dragermateriaal, omvattende het voorzien van een flexibel dragermateriaal, het aanbrengen van een mengeling omvattende polyurethaan componenten op dit flexibel dragermateriaal en het uitharden van de op het flexibele dragermateriaal aangebrachte mengeling tot een compacte polyurethaan coating, waarbij minstens een deel van de mengeling gedeeltelijk wordt uitgehard, vooraleer deze op het flexibele dragermateriaal wordt aangebracht.

Door uitharden van minstens een deel van de mengeling vooraleer deze op het flexibele dragermateriaal wordt aangebracht, wordt de viscositeit van de op het dragermateriaal aangebrachte mengeling omvattende polyurethaan componenten verhoogd en dringt dit mengsel minder diep in het flexibele dragermateriaal.

Het flexibele dragermateriaal kan textiel (weefsel, breisel of non-woven) of papier zijn, een ademend membraan, glasvlies, enz. Indien dit flexibel dragermateriaal textiel is dan kan die uit polyester vervaardigd zijn, of uit katoen, aramide, combinaties van deze, enz.

De mengeling omvattende polyurethaan componenten zal normaal een polyol mengsel, een isocyanaat mengsel en eventuele additieven omvatten. Om het proces te beïnvloeden zijn dergelijke additieven bijvoorbeeld ketenverlengers, crosslinkers, egalisatieproducten, losmiddelen, antischuimmiddelen enz. Om het eindproduct gewenste eigenschappen mee te geven, zijn dergelijke additieven bijvoorbeeld antibacteriële producten, reflecterende of nalichtende pigmenten, vulstoffen, densiteit verlagende additieven, enz. Dit mengsel omvattende polyurethaan componenten is volledig vrij van solventen en water.

Bij een voorkeurdragende werkwijze volgens deze uitvinding wordt een transfersubstraat voorzien waarop de mengeling wordt aangebracht, zodat een gedeeltelijk uitgeharde mengeling op het transfersubstraat wordt bekomen en wordt de gedeeltelijk uitgeharde mengeling van het transfersubstraat overgebracht op het flexibele dragermateriaal.

Momenteel wordt bij coaten op textiel ofwel de coating aangebracht op het flexibele dragermateriaal voorafgaand aan het uitharden ervan, ofwel na het uitharden ervan. Nu wordt hier tussenin gewerkt en wordt de coating aangebracht op het flexibele dragermateriaal wanneer deze gedeeltelijk is uitgehard. Hierdoor dringt de coating minder diep in het flexibele dragermateriaal dan wanneer deze nog niet gedeeltelijk uitgehard zou zijn. Het moment van aanbrengen van de coating op het flexibele dragermateriaal kan hierbij gestuurd worden in functie van het soort dragermateriaal.

Als transfersubstraat kan typisch transferpapier gekozen worden. Dit kan een folie zijn die bijvoorbeeld vervaardigd kan zijn uit papier of metaal of kunststof. Kenmerkend aan een dergelijk transfersubstraat is dat dit geschikt is om hierop polyurethaan componenten aan te brengen en deze componenten minstens gedeeltelijk te laten uitharden tot een polyurethaan coating, waarbij het transfersubstraat daarna terug losgemaakt kan worden van deze polyurethaan coating.

Deze mengeling omvattende polyurethaan componenten wordt bij voorkeur gelijkmatig verspreid over het volledige oppervlak van het transfersubstraat aangebracht, dat later in contact wordt gebracht met het flexibele dragermateriaal om de mengeling op dit flexibele dragermateriaal over te dragen.

Een dergelijk transfersubstraat kan vlak zijn uitgevoerd, maar kan bijvoorbeeld ook voorzien zijn van een reliëf.

De mengeling wordt bij een dergelijke werkwijze volgens deze uitvinding bij voorkeur op het transfersubstraat gedeeltelijk uitgehard. Meer specifiek kan het transfersubstraat hiertoe blootgesteld worden aan een energiebron om de hierop aangebrachte mengeling gedeeltelijk uit te harden.

Om het transfersubstraat aan een energiebron bloot te stellen, kan deze bijvoorbeeld blootgesteld worden aan een verhoogde temperatuur in bijvoorbeeld een oven of op verwarmde oppervlakken, aan IR-licht, aan UV-licht, enz. of aan andere invloeden, die het uitharden van de mengeling omvattende polyuretaan componenten kan beïnvloeden.

Bij een bijzonder voorkeurdragende variant van een dergelijke werkwijze volgens deze uitvinding wordt de gedeeltelijk uitgeharde mengeling van het transfersubstraat overgebracht op het flexibele dragermateriaal, wanneer de viscositeit van de gedeeltelijk uitgeharde mengeling tussen 150% en 800% van de laagste viscositeit bedraagt die deze gedeeltelijk uitgeharde mengeling bereikt.

Hoe kleiner deze viscositeit wanneer de mengeling op het flexibele dragermateriaal wordt aangebracht, hoe hoger de penetratie in het doek en hoe groter de kans op doorslag. Hoe hoger deze waarde, hoe lager de penetratie en dus hoe minder kans op doorslag, maar ook hoe lager de hechting en dus hoe minder resistent tegen mechanische belasting.

De keuze voor het moment van inleggen van het dragermateriaal binnen bovengenoemde ranges hangt o.a. van volgende factoren af:

Type doek: de dikte en absorberende eigenschappen van het flexibele dragermateriaal. Bij zwaardere doeken en bij minder absorberende doeken is er minder risico op doorslag zodat het flexibele dragermateriaal bij voorkeur reeds bij lagere waarden wordt ingelegd. - Gewenste touché: hoe later het doek ingelegd wordt, hoe flexibeler het gecoate dragermateriaal zal aanvoelen doordat er minder coating in gepenetreerd is. - De hechting: wanneer bij lagere viscositeit wordt ingelegd, zal de hechting en dus ook de performantie bij wassen in principe beter zijn dan wanneer bij hogere viscositeit wordt ingelegd.

Voorkeurdragend wordt de gedeeltelijk uitgeharde mengeling pas overgeb rächt op de flexibele ondergrond, wanneer de viscositeit tussen 150% en 500% van de laagste viscositeit bedraagt en nog meer voorkeurdragend tussen 150% en 300% van de laagste viscositeit.

Deze viscositeit kan hiertoe bepaald worden met het MCR301 toestel van Anton Paar. De viscositeit wordt hierbij bepaald aan de hand van een oscillerende kritische schuifspanning. Deze test wordt typisch gebruikt voor uithardende harsen.

Om de viscositeit te bepalen met dit toestel wordt de te meten staal tussen de meetkop en het meetschaaltje gebracht. De meetkop laat men aan een hoeksnelheid van 10 rad/s bewegen. De meetkop veroorzaakt hierbij een bepaalde vervorming in het staal. De kracht die hiervoor nodig is, wordt gebruikt om de complexe viscositeit te berekenen.

Bij een specifieke uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens deze uitvinding kan minstens een deel van de mengeling geprepolymeriseerd worden om deze gedeeltelijk uit te harden.

Zoals hierboven meegegeven, zal de mengeling omvattende polyurethaan componenten normaal een polyol mengsel en een isocyanaat mengsel omvatten. Prepolymeriseren kan door aanbrengen van een deel isocyanaat in het polyol mengsel en/of door aanbrengen van een deel polyol in het isocyanaat mengsel. Hierdoor verhoogt de viscositeit van het polyol mengsel, resp. het isocyanaat mengsel. Hierdoor dringt de mengeling omvattende polyurethaan componenten minder diep in het flexibele dragermateriaal bij aanbrengen ervan op dit flexibele dragermateriaal. Door meer of minder prepolymeriseren kan zo de viscositeit aangepast worden in functie van het type flexibele dragermateriaal dat gecoat wordt.

Het flexibele dragermateriaal wordt verder bij voorkeur blootgesteld aan een energiebron om de hierop aangebrachte mengeling uit te harden. Om deze aan een energiebron bloot te stellen, kan deze bijvoorbeeld blootgesteld worden aan een verhoogde temperatuur in bijvoorbeeld een oven, aan IR-licht of aan andere invloeden, die het uitharden van de mengeling omvattende polyuretaan componenten kan beïnvloeden.

Een bijkomend doel van deze uitvinding is om te voorzien in een inrichting waarmee een bovengenoemde werkwijze volgens deze uitvinding toegepast kan worden.

Dit doel wordt bereikt door te voorzien in een inrichting voor het aanbrengen van een compacte polyurethaan coating op een flexibel dragermateriaal, omvattende: een substraataanvoerinrichting voor het aanvoeren van een transfersubstraat; een coatingkop voor het aanbrengen van een mengeling omvattende polyurethaan componenten op het transfersubstraat; een dragermateriaalaanvoerinrichting voor het aanvoeren van een flexibel dragermateriaal; een lamineerinrichting voor het samenbrengen van het aangevoerde transfersubstraat met de hierop aangebrachte mengeling en het aangevoerde flexibele dragermateriaal, voor overbrengen van de mengeling van het transfersubstraat op het flexibele dragermateriaal; een energiebron voor het blootstellen van de met de lamineerinrichting samengebrachte transfersubstraat en flexibel dragermateriaal aan energie voor het uitharden van de hierop aangebrachte mengeling; waarbij deze inrichting bijkomend een energiebron omvat, die opgesteld is tussen de coatingkop en de lamineerinrichting, voor het blootstellen van de op het transfersubstraat aangebrachte mengeling aan energie voor het gedeeltelijk uitharden van de hierop aangebrachte mengeling.

Met behulp van deze energiebron, die opgesteld is tussen de coatingkop en de lamineerinrichting, kan een mengeling die op het transfersubstraat is aangebracht met behulp van de coatingkop, gedeeltelijk uitgehard worden, vooraleer het transfersubstraat en het flexibele dragermateriaal met behulp van de lamineerinrichting worden samengebracht, zodat de mengeling gedeeltelijk is uitgehard, vooraleer deze op het flexibele dragermateriaal wordt aangebracht. Hierdoor dringt de mengeling omvattende polyurethaan componenten minder diep in het flexibele dragermateriaal bij overbrengen ervan op dit flexibele dragermateriaal.

Een bijzondere inrichting volgens deze uitvinding omvat een bijkomende coatingkop, die opgesteld is om voorafgaand aan het aanbrengen van de mengeling met behulp van de eerstgenoemde coatingkop op het transfersubstraat, een bijkomende coating op het transfersubstraat aan te brengen en omvat een bijkomende energiebron, die opgesteld is tussen de bijkomende coatingkop en de eerstgenoemde coatingkop, voor het minstens gedeeltelijk uitharden van deze bijkomende coating op het transfersubstraat.

Met behulp van deze bijkomende coatingkop kan bijvoorbeeld een toplaag aangebracht worden om het flexibele dragermateriaal met hierop aangebrachte compacte polyurethaan coating bijkomende eigenschappen mee te geven, zoals afzekeren waterkolom (HSH), touché, een beprintbaar oppervlak, anti-slip, een aangepast uiterlijk (mat, blinkend, kleur, reliëf, ...), krasweerstand, antibacteriële eigenschappen, enz.

Deze bijkomende coating kan minstens gedeeltelijk uitgehard worden met deze bijkomende energiebron en dan verder uitgehard worden samen met de compacte polyurethaan coating of kan volledig uitgehard worden vooraleer de mengeling omvattende polyurethaan componenten hierop aangebracht wordt.

Naast de genoemde coatingkoppen en de genoemde energiebronnen kan een inrichting volgens deze uitvinding nog van verdere coatingkoppen en/of verdere energiebronnen voorzien zijn.

Minstens één van de genoemde energiebronnen van een inrichting volgens deze uitvinding is bij voorkeur uitgevoerd als een oven of een IR veld. Alternatief, maar minder voorkeurdragend zouden ook verwarmde platen als energiebron kunnen aangewend worden, of UV-lampen, enz.

De genoemde coatingkoppen kunnen uitgevoerd worden als strijkkoppen, waarbij pasta voor een mes wordt aangebracht. De pasta kan hierbij gegoten of gepompt worden voor dit mes. Alternatief zouden deze coatingkoppen bijvoorbeeld ook uitgevoerd kunnen worden als gietstukken en/of als sproeikoppen, enz.

Een inrichting volgens deze uitvinding omvat verder bij voorkeur een scheidingsinrichting voor het scheiden van het transfersubstraat van de flexibele dragermateriaal met de hierop overgedragen mengeling.

De compacte polyurethaan coating kan volledig uitgehard worden vooraleer het transfersubstraat van de flexibele dragermateriaal wordt gescheiden. Het is echter ook mogelijk om de compacte polyurethaan coating verder te laten uitharden nadat het transfersubstraat van de flexibele dragermateriaal is gescheiden.

Deze uitvinding wordt nu nader toegelicht aan de hand van de hierna volgende gedetailleerde beschrijving van enkele voorkeurdragende werkwijzen en inrichtingen volgens deze uitvinding. De bedoeling van deze beschrijving is uitsluitend verduidelijkende voorbeelden te geven en om verdere voordelen en bijzonderheden van deze uitvinding aan te duiden, en kan dus niet geïnterpreteerd worden als een beperking van het toepassingsgebied van de uitvinding of van de in de conclusies gevraagde octrooirechten.

In deze gedetailleerde beschrijving wordt door middel van referentiecijfers verwezen naar de hierbij gevoegde tekeningen, waarbij in

Figuur 1 een deel van een eerste uitvoeringsvorm van een inrichting volgens deze uitvinding schematisch is voorgesteld;

Figuur 2 een deel van een tweede uitvoeringsvorm van een inrichting volgens deze uitvinding schematisch is voorgesteld;

Figuur 3 de complexe viscositeit van een mengeling in functie van de tijd is weergegeven.

De in de figuren afgebeelde inrichtingen (10) voor het aanbrengen van een compacte polyurethaan coating op een flexibel dragermateriaal (1), omvatten telkens een boven een coatingrol (5) opgesteld coatingmes als coatingkop (4) voor het aanbrengen van een mengeling omvattende polyurethaan componenten op een transfersubstraat (2). Wanneer met een transfersubstraat (2) wordt gewerkt is in principe elke mengeling met een pot life (open tijd) van meer dan 10 minuten geschikt hiervoor. Wanneer de mengeling rechtstreeks op het dragermateriaal (1) aangebracht wordt, mag de pot life minder bedragen wanneer de draaisnelheid verhoogd wordt. In de afgebeelde inrichtingen wordt met een transfersubstraat (2) gewerkt.

Als transfersubstraat (2) kan bijvoorbeeld PET-folie gekozen worden.

Dit transfersubstraat (2) wordt met behulp van een niet afgebeelde aanvoerinrichting aangevoerd. Deze kan bijvoorbeeld initieel op een rol opgerold zijn en hiervan afgerold worden en doorheen en over rollen aangevoerd worden tot aan de afgebeelde delen van de inrichting (10). Het is ook mogelijk om bijvoorbeeld een transportband als tranfersubstraat (2) te gebruiken.

Het transfersubstraat (2) wordt bij voorkeur aangevoerd aan een snelheid van 5 tot 12 m/min afhankelijk van type polyurethaan. Nog meer voorkeurdragend wordt deze snelheid tussen 10 en 12 m/min gekozen. Deze snelheid zal typisch gekozen worden in functie van het type polyurethaan en van de oplage.

Na de genoemde coatingkop (4) is telkens een oven (3a) opgesteld, voor het verwarmen van het transfersubstraat (2) met de hierop aangebrachte mengeling, om deze mengeling gedeeltelijk uit te harden. Bij voorkeur bedraagt de temperatuur waaraan het transfersubstraat (2) met de hierop aangebrachte mengeling wordt blootgesteld tussen de 60°C en 100°C. De verblijftijd in de oven is afhankelijk van het reactiegedrag van het PU-systeem en van de verwarmingsbronnen. Het transfersubstraat (2) met de hierop aangebrachte mengeling wordt hierbij bijvoorbeeld ongeveer 3 minuten op 80°C opgewarmd.

Verder bij de beschrijving van de grafiek uit figuur 3 wordt aangegeven hoe best bepaald wordt in hoeverre de mengeling gedeeltelijk uitgehard dient te worden.

Na de oven (3a) is telkens een lamineerinrichting (9) opgesteld, die hier uit drukrollen (9) bestaat, waarmee het transfersubstraat (2) samengebracht wordt met een flexibele dragermateriaal (1), die met een niet afgebeelde aanvoerinrichting wordt aangevoerd. Dit flexibele dragermateriaal (1) kan bijvoorbeeld initieel op een rol opgerold zijn en hiervan afgerold worden en doorheen en over rollen aangevoerd worden tot aan de afgebeelde lamineerinrichting (9). Typische dragermaterialen (1) zijn breisels, weefsels, glasvliezen, non-woven, ademende membranen, enz.

Na de lamineerinrichting (9) zijn enkele verdere ovens (3b, 3c) opgesteld, waarmee de mengeling verder wordt uitgehard. Het verder uitharden is afhankelijk van hoe ver de mengeling reeds uitgehard werd. Deze mengeling kan hierbij bijvoorbeeld gedurende 2,5 à 6 min verder uitgehard worden in een oven van 25 à 30 m lang op een temperatuur tussen 60 à 100 °C.

Hierna is een niet afgebeelde scheidingsinrichting opgesteld, waarmee het transfersubstraat (2) losgemaakt wordt van de flexibele dragermateriaal (1) met de hierop uitgeharde compacte polyurethaan coating.

In de inrichting (10) zoals afgebeeld in figuur 1, is voorafgaand aan de reeds genoemde coatingkop (4) een bijkomende coatingkop (6) en bijkomende ovens (8a, 8b, 8c) opgesteld, waarmee voorafgaand aan de polyurethaan coating een bijkomende coating kan aangebracht en uitgehard worden.

In de inrichting (10) zoals afgebeeld in figuur 2 is een menginrichting (11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18) afgebeeld, waarmee specifieke mengelingen omvattende polyurethaan componenten kunnen samengesteld worden.

Naar keuze kan met deze menginrichting een deel van een eerste isocyanaat mengsel (11) toegevoegd worden aan een polyol mengsel (12), tot een eerste prepolymeer (13) , dat dan op zijn beurt gemengd kan worden met een tweede isocyanaat mengsel (14) om een gewenste mengeling omvattende polyurethaan componenten te bekomen voor aanbrengen op het transfersubstraat (2). Het eerste isocyanaat mengsel (11) en het tweede isocyanaat mengsel (14) kunnen hierbij overeenstemmen, of kunnen verschillende isocyanaat mengsels (11, 14) zijn.

Het is ook mogelijk om een deel van een eerste polyol mengsel (16) toe te voegen aan een isocyanaat mengsel (15) om een tweede prepolymeer (17) te bekomen. Dit tweede prepolymeer (17) kan dan gemengd worden met een tweede polyol mengsel (18) om een gewenste mengeling omvattende polyurethaan componenten te bekomen voor aanbrengen op het transfersubstraat (2). Het eerste polyol mengsel (16) en het tweede polyol mengsel (18) kunnen hierbij overeenstemmen, of kunnen verschillende polyol mengsels (16, 18) zijn, om bijvoorbeeld de mechanische eigenschappen bij te sturen.

In de grafiek in figuur 3 is aangegeven hoe bepaald kan worden in hoeverre de mengeling best uitgehard wordt, vooraleer deze op het flexibele dragermateriaal wordt aangebracht. Het gebruikte systeem voor deze test is IMAPUR SF POL -IMAPUR SF ISO met INDEX 100.

Om deze grafiek op te stellen, werd in een toestel MCR301 van Anton Paar een nieuwe schijfvormige wegwerpmeetkop van 25 mm diameter aangebracht. Het nulpunt van de rheometer werd ingesteld.

Met behulp van een kunststof spuit van 5 ml werd 5 g polyol afgewogen. Om een staal te bereiden en het toestel te laden, werden binnen de 3 min de volgende handelingen uitgevoerd: - Bijvoegen isocyanaat (8,37) g met behulp van een kunststof spuit van 5 ml. De genoemde 3 min startten vanaf het eerste contact tussen polyol en isocyanaat. Indikken van het isocyanaat werd zo goed mogelijk tegengegaan door het isocyanaat uit diepere lagen van het recipiënt te nemen.

Het mengen van polyol en isocyanaat met behulp van een spatel, waarbij luchtinsluitsels zoveel mogelijk vermeden werden.

Het inbrengen van het staal in het toesteld.

Het dichtlopen van de rheometer met een speling van 0,5 mm. Bij kleinere speling beïnvloedt de meetschaal de metingen te veel.

Het verwijderen van overmaat aan staal zodat er enkel staalmateriaal onder de schijfvormige meetkop met een diameter van 25 mm aanwezig was. - Het sluiten van de oven van het toestel.

Na afloop van de genoemde 3 min werd de meting in de rheometer gestart.

Hier start ook de grafiek. In de grafiek is tijdstip 0 in realiteit dus 180 s na het eerste contact tussen polyol en isocyanaat.

Bij de meting in de rheometer werd in een eerste stap gedurende 90 min op 18°C elke seconde gemeten en in een tweede stap op een tweede temperatuur (60°C of 120°C in de grafiek) elke seconde gemeten. De opwarmsnelheid bedroeg ongeveer 5,5 °C/10s.

In de grafiek is telkens de gemeten complexe viscositeit in Pa.s uitgezet in functie van de tijd in s.

Deze grafiek is voor elk polyurethaan 2-componentensysteem gelijk qua vorm maar de verschillende punten (x, y, z, z’ A, B) kunnen op een ander tijdstip vallen bij een gelijke temperatuur.

De verschillende punten en zones in de grafiek zijn: - Punt x : start van de meting op 180 seconden na het eerste contact tussen polyol en isocyanaat.

Punt y : einde van het eerste temperatuursplateau na 90 seconden. Vanaf dit punt begint de tweede stap van de meting. Vanaf hier volgt een stijging in temperatuur tot respectievelijk 60°C en 120°C.

Zone tussen punt x & punt y: gestage reactie bij kamertemperatuur. In het gebruikte meetproces is dit 18°C. Door de reactie stijgt de gemiddelde molecuulmassa. M.a.w. grotere moleculen worden gevormd. Grotere moleculen vertonen een hogere viscositeit wat duidelijk zichtbaar is in de grafiek. Hoe sneller het systeem reageert, hoe sneller de grafiek in deze zone zal stijgen. Andere invloeden zijn: snelheid en grondigheid van het mengen, hoeveelheid toegevoerde energie tijdens het mengen, gekozen mengsel, aanwezigheid van luchtbellen in het staal, enz. - Punt z: het punt met de laagste viscositeit bij 120°C in stap 2 van de meetprocedure. - Punt z’: het punt met de laagste viscositeit bij 60°C in stap 2 van de meetprocedure. - Zone tussen punt y en punt z of z’ : dalende viscositeit. Dit is een zogenaamde viscositeitsdrop. In deze zone stijgt de temperatuur. Zoals bij het overgrote deel van de vloeistoffen (het mengsel polyol - isocyanaat is nog steeds vloeibaar, want nog niet uitgereageerd), daalt de viscositeit bij stijgende temperatuur. Tegelijk zal de reactiviteit stijgen als gevolg van de stijgende temperatuur. Het verderlopen en het versnellen van de reactie zal de viscositeit doen stijgen. Punt z of z’ markeert het punt waar de dalende viscositeit ten gevolge van de stijgende temperatuur gecompenseerd wordt door de stijgende viscositeit ten gevolge van de verder lopende reactie. Voorbij dit punt wint de verdergaande reactie het van de stijgende temperatuur. Het resultaat is een stijgende viscositeit vanaf dit punt Hier wordt ook duidelijk dat de temperatuur uit analysestap 2 een duidelijke invloed heeft op de lengte van de viscositeitsdrop maar veel minder uitgesproken op de grootte van de viscositeitsdrop. Dit punt zal variëren in de tijd volgens de tempratuur in analysestap 2. Vandaar ook de punten z en z’. Een sneller reagerend systeem zal een gelijkaardige grafiek vertonen maar het punt z zal verder naar links (eerder tijdstip) verschuiven bij gelijke temperatuur in analysestap 2. Het omgekeerde is waar voor een trager reagerend systeem. Andere invloeden zijn: snelheid en grondigheid van mengen, hoeveelheid toegevoerde energie tijdens het mengen, gekozen mengsel, aanwezigheid van luchtbellen in het staal, enz.

Punt A : minimale viscositeit waarbij het mengsel op een dragermateriaal bij voorkeur kan aangebracht worden volgens de huidige uitvinding. Dit punt ligt bij de verschillende curves bij een viscositeit van ongeveer 150% van de laagste viscositeit (z, z’)

Punt B : maximale viscositeit waarbij het mengsel op een dragermateriaal bij voorkeur kan aangebracht worden volgens de huidige uitvinding. Dit punt ligt bij de verschillende curves bij een viscositeit van ongeveer 800% van de laagste viscositeit (z, z’). - Zone tussen punt A en punt B : viscositeitsgebied waarin het mengsel bij voorkeur op een dragermateriaal kan aangebracht worden volgens de huidige uitvinding, dit is tussen 150% en 800% van de laagste viscositeit (z, z’).

Het punt van aanbrengen van het mengsel op het dragermateriaal (het punt van inleggen van het doek) wordt binnen deze range dan afhankelijk van de gewenste toepassing bij voorkeur zodanig gekozen dat: - De bereikte viscositeit reeds voldoende hoog is, om te verhinderen dat het dragermateriaal te veel van het reagerende mengsel absorbeert. Mocht dit wel het geval zijn, dan zal dit resulteren in een dragermateriaal dat harder aanvoelt. - De bereikte viscositeit nog voldoende laag is, zodat een deel van het reagerende mengsel in het dragermateriaal doordringt om een in hoofdzaak mechanische hechting te bekomen. Het deel van het mengsel dat niet in het dragermateriaal doordringt, zorgt voor een hechting aan de optionele eerste coatinglaag of vormt de gesloten coatinglaag op het dragermateriaal.

Door het gebruik van druk bij het aanbrengen van het mengsel op het dragermateriaal, wordt de viscositeitsrange waarbij het inleggen met het gewenste resultaat kan uitgevoerd worden, zowel vergroot als iets verlaat. De uitgeoefende druk helpt om het indringen in het dragermateriaal te verbeteren, terwijl de minimale viscositeit tegelijk verhoogt. Dit resulteert in een robuuster proces dat minder gevoelig is aan externe factoren. Het uitoefenen van druk bij het inleggen is echter niet noodzakelijk en in een aantal gevallen mogelijks onwenselijk.

In de praktijk betekent dit dat:

Zwaarder, meer gesloten, slechter absorberend dragermateriaal bij voorkeur dichter bij punt A dan bij punt B zal worden ingelegd.

Lichter, opener, beter absorberend dragermateriaal bij voorkeur dichter bij punt B dan bij punt A zal worden ingelegd.

De hierboven vermelde eigenschappen zijn afhankelijk van het materiaal waaruit het dragermateriaal is samengesteld (PES-CO-aramide-glasvezel-synthetisch-natuurlijk...), het gewicht van het materiaal, de soort gebruikte vezels (opgeruwd, monofdament, multifdament...), eventuele voorbehandeling van het materiaal (waterafstotend, vuilafstotend,...), toegepaste productietechniek, resten van producten uit het fabricageproces, verven, enz.

De grafiek geeft weer wat gebeurt tijdens het productieproces van een met een 2-componentensysteem gecoat dragermateriaal. Het doel is om, gebaseerd op deze grafiek, de productiesnelheid en de temperatuur van de eerste oven (tussen het mes en het inleggen van het dragermateriaal) zodanig af te regelen dat op het punt van inleggen (dat vanwege het productiegemak of de procesrobuustheid als vast punt gekozen wordt) de optimale viscositeit wordt bereikt. In de praktijk zijn er dus meerdere combinaties van snelheid, pre-curing temperatuur en druk mogelijk om een optimaal resultaat te bekomen.

Omdat deze meetmethode een complexe viscositeit (op kritische schuifspanning gebaseerde viscositeit) weergeeft, dient het tijdsverloop uiteraard vertaald te worden naar het productieproces. Op basis van een beperkt aantal systemen die gebruikt worden als een standaardlijn is dit voor een vakman eenvoudig uit te voeren. De exacte constructie van de industriële lijn, het gekozen type en het vermogen van de verwarming,... zal deze omzetting sterk beïnvloeden.

Specifieke uitvoeringsvormen 1) PES interlock breisel van 100 g/m2

In eerste instantie wordt een toplaag aangebracht van 50g/m2 die volledig uitgecured wordt. Op deze laag wordt dan de kleeflaag aangebracht van 50g/m2, waarop het doek ingelegd wordt.

Er werden verschillende breisels op deze manier gecoat, waarbij telkens het doek ingelegd werd bij een andere viscositeit: - Bij 200% van de laagste viscositeit: 3 minuten precuring bij 60°C voor inleggen van het doek.

Gemeten hechting: 7N/2,2cm. - Bij 257% van de laagste viscositeit: 3 minuten precuring bij 80°C voor inleggen van het doek.

Gemeten hechting: 30N/2,2cm. - Bij 275% van de laagste viscositeit: 3 minuten precuring bij 100°C voor inleggen van het doek.

Gemeten hechting: 9N/2,2cm. - Bij 290% van de laagste viscositeit: 3 minuten precuring bij 120°C voor inleggen van het doek.

Gemeten hechting: 6N/2,2cm. 2) Katoen weefsel van 120 g/m2

Er werden verschillende katoenen weefsels op deze manier gecoat, waarbij telkens het doek ingelegd werd bij een andere viscositeit: - Bij 200% van de laagste viscositeit: 3 minuten precuring bij 60°C voor inleggen van het doek.

Gemeten hechting: 50N/2,2cm. - Bij 275% van de laagste viscositeit: 3 minuten precuring bij 100°C voor inleggen van het doek.

Gemeten hechting: 20N/2,2cm. 3) PES weefsel van 57 g/m2

Er werden verschillende PES weefsels op deze manier gecoat, waarbij telkens het doek ingelegd werd bij een andere viscositeit: - Bij 200% van de laagste viscositeit: 3 minuten precuring bij 60°C voor inleggen van het doek.

Gemeten hechting: 4N/2,2cm. - Bij 257% van de laagste viscositeit: 3 minuten precuring bij 80°C voor inleggen van het doek.

Gemeten hechting: 35N/2,2cm. - Bij 275% van de laagste viscositeit: 3 minuten precuring bij 100°C voor inleggen van het doek. Gemeten hechting: 35N/2,2cm. - Bij 290% van de laagste viscositeit: 3 minuten precuring bij 120°C voor inleggen van het doek. Gemeten hechting: 20N/2,2cm.

Claims

CONCLUSIES

1. Werkwijze voor het aanbrengen van een compacte polyurethaan coating op een flexibel dragermateriaal (1), omvattende het voorzien van een flexibel dragermateriaal (1), het aanbrengen van een mengeling omvattende polyurethaan componenten op dit flexibel dragermateriaal (1) en het uitharden van de op het flexibele dragermateriaal (1) aangebrachte mengeling tot een compacte polyurethaan coating, met het kenmerk dat minstens een deel van de mengeling gedeeltelijk wordt uitgehard, vooraleer deze op het flexibele dragermateriaal (1) wordt aangebracht.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat een transfersubstraat (2) wordt voorzien waarop de mengeling wordt aangebracht, zodat een gedeeltelijk uitgeharde mengeling op het transfersubstraat (2) wordt bekomen en dat de gedeeltelijk uitgeharde mengeling van het transfersubstraat (2) wordt overgebracht op het flexibele dragermateriaal (1).
3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk dat de mengeling op het transfersubstraat (2) gedeeltelijk wordt uitgehard.
4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk dat het transfersubstraat (2) wordt blootgesteld aan een energiebron (3a) om de hierop aangebrachte mengeling gedeeltelijk uit te harden.
5. Werkwijze volgens één van de conclusies 2 tot 4, met het kenmerk dat de gedeeltelijk uitgeharde mengeling van het transfersubstraat (2) wordt overgebracht op het flexibele dragermateriaal (1), wanneer de viscositeit van de gedeeltelijk uitgeharde mengeling tussen de 150% en de 800% van de laagste viscositeit bedraagt die deze gedeeltelijk uitgeharde mengeling bereikt, voorkeurdragend tussen de 150% en de 500% en nog meer voorkeurdragend tussen de 150% en de 300%.
6. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat minstens een deel van de mengeling wordt geprepolymeriseerd om deze gedeeltelijk uit te harden.
7. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het flexibele dragermateriaal (1) wordt blootgesteld aan een energiebron (3b, 3 c) om de hierop aangebrachte mengeling uit te harden.
8. Inrichting (10) voor het aanbrengen van een compacte polyurethaan coating op een flexibel dragermateriaal (1), omvattende: - een substraataanvoerinrichting voor het aanvoeren van een transfersubstraat (2); - een coatingkop (4) voor het aanbrengen van een mengeling omvattende polyurethaan componenten op het transfersubstraat (2); - een dragermateriaalaanvoerinrichting voor het aanvoeren van een flexibele dragermateriaal (1); - een lamineerinrichting (9) voor het samenbrengen van het aangevoerde transfersubstraat (2) met de hierop aangebrachte mengeling en het aangevoerde flexibele dragermateriaal (1), voor overbrengen van de mengeling van het transfersubstraat (2) op het flexibele dragermateriaal (1); - een energiebron (3 b, 3 c) voor het blootstellen van de met de lamineerinrichting (9) samengebrachte transfersubstraat (2) en flexibele dragermateriaal (1) aan energie voor het uitharden van de hierop aangebrachte mengeling; met het kenmerk dat deze inrichting (10) een energiebron (3 a) omvat, die opgesteld is tussen de coatingkop (4) en de lamineerinrichting (9), voor het blootstellen van de op het transfersubstraat (2) aangebrachte mengeling aan energie voor het gedeeltelijk uitharden van de hierop aangebrachte mengeling.
9. Inrichting (10) volgens conclusie 8, met het kenmerk dat de inrichting (10) een bijkomende coatingkop (6) omvat, die opgesteld is om voorafgaand aan het aanbrengen van de mengeling met behulp van de eerstgenoemde coatingkop (4) op het transfersubstraat (2), een coating op het transfersubstraat (2) aan te brengen en dat de inrichting (10) een bijkomende energiebron (8a, 8b, 8c) omvat, die opgesteld is tussen de bijkomende coatingkop (6) en de eerstgenoemde coatingkop (4), voor het minstens gedeeltelijk uitharden van deze coating op het transfersubstraat (2).
10. Inrichting (10) volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk dat minstens één van de genoemde energiebronnen (3a, 3b, 3c, 8a, 8b, 8c) uitgevoerd is als een oven.
11. Inrichting (10) volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk dat minstens één van de genoemde energiebronnen (3a, 3b, 3c, 8a, 8b, 8c) uitgevoerd is als een IR stralingsbron.
12. Inrichting (10) volgens één van de conclusies 8 tot 11, met het kenmerk dat de inrichting (10) een scheidingsinrichting omvat voor het scheiden van het transfersubstraat (2) van het flexibele dragermateriaal (1) met de hierop overgedragen mengeling.