Vývoj systémů nánosu pasty a pěny pro řízené porézní vrstvy a zvýšení životnosti filtračních textilií, vč. technologie crushed foam

Transkript

1 4.2 Multifunkční zátěrové bariéry studie možnosti kombinace paropropustných efektů tepelných bariér - řešitel INOTEX s.r.o., TUL Souhrnná zpráva - Inotex (Marek, Martínková) Filtrační textilie Vývoj systémů nánosu pasty a pěny pro řízené porézní vrstvy a zvýšení životnosti filtračních textilií, vč. technologie crushed foam Byl proveden vývoj nánosů separačních porézních vrstev na rounové nosné textilie. Cíl : a) Zvýšit životnost rounových filtračních médií plošná textilie se separační vrstvou termoreaktivního polymeru zachycuje mechanické nečistoty z filtrovaného plynného média na separační vrstvě, odkud se nečistoty snadno odstraní při regeneračním protiproudu. Tím se prodlužuje daná filtrační kapacita a možnost regenerace šetří energii (nestoupá filtrační odpor filtrační membrány). b) Vhodnou volbou polymerní nánosové vrstvy lze dále regulovat filtrační parametry a prodyšnost filtračních materiálů. Jako optimální řešení, provozně dostupné z hlediska aplikační technologie, umožňující zachovat vlákennou skladbu nosného rouna (PES, PAD, PAN, Polyfenylensulfoxid) jeho výběrem lze regenerovat tepelnou odolnost a rezistenci vůči agresivním filtrovaným médiím, se jeví zátěry. Ve spolupráci s firmou BF Goodrich (UK) byl řešen vývoj systémů nánosu tzv. termosenzibilních polymerních systémů z pěny, které lze zasušením po nánosu uvést do stavu elastického, porézního filmu, který je možno následným mechanickým zpracováním stlačovat a tím dále řídit propustnost plynů a porozitu. Polymerní komponenty lze současně volit tak, aby umožňovaly odvod vodních par (hydrofilní polymery). Na druhé straně se v souladu s požadavky potenciálního uživatele výrobce (Vigona) řeší techniky následné hydrofobní/oleofobní úpravy variantami impregnace/nános pěny (intenzifikace sušení rounových materiálů vyšších hmotností). Technologie byla ověřena poloprovozními zkouškami (zátěrová zařízení Hedva, Inotex). Pro výzkum aplikací a následnou produkci systémů upravených v pěně včetně technologie crushed foam bylo v INOTEXU uvedeno do provozu nové provozní zařízení Mondomix Mixer sloužící ke zpěňování a následnou aplikaci polymerních zátěrů. Byly vyvzorovány nánosy z pěny na nových substrátech VIGONA (termizovaná PES rouna) a prověřena možnost dodatečné impregnace FC hydrofobačními systémy v podmínkách VIGONA (možnost kontaktního sušení na bubnové sušárně bez deformace a poškození (zalepování pěnové vrstvy) sušení na rámu s ohledem na vysoké mokré přívažky rouna nereálné ( 1 průchod rámem nezajišťuje ani dosušení, 2x průchod riziko nedostatečné adheze nezasušeného, nekondenzovaného nánosu).

2 Cílová skupina prachové filtry s usnadněnou rekuperací a obnova filtrační kapacity (prodloužení životnosti, snížení energetické náročnosti eliminací ztrát z titulu rostoucího filtračního odparu při zanášení filtru). Výsledky byly předány a.s. VIGONA k marketingovému průzkumu. Kombinace zátěr funkční úprava, vlivy konstrukcí a složení textilních nosičů na modifikaci zušlechťovacích systémů Technologie zátěrů v pěně, především aplikace termosensitivních polymerů s následnou aplikací funkční vrstvy po zasušení, tzv. crushed foam je velmi výhodná pro získání kombinovaných efektů rouna multifunkční úpravu. Jedná se o perspektivní membránové textilie s velmi užitečnými vlastnostmi umožněnými právě zmíněnou polymerní složkou : prodyšnost a zárověň hydrofobní a oleofobní vlastnosti. Textilie tedy jednak propuští vzduch transportem přes polymerní vrstvu, zároveň však zamezuje průniku kapek hydrofobním zátěrem, protože tyto kapky jsou větší, než průměr pórů. Příklady výsledů úprav filtračních roun produkty řady Performax firmy BF Goodrich jsou uvedeny v tabulkách č. 1 a 2 : Materiál : 100% PES Úprava : prodyšná + hydrofobní, Postup : crushed foam Tab.č. 1 Parametr Hodnota Norma Šířka /cm/ 145 EN 1773 Prodyšnost /mm/s/ 104,4 EN ISO 9237 Spray-test 4 ISO Materiál : 100% PP Úprava : prodyšná + hydrofobní Postup : crushed foam Tab.č. 2 Parametr Hodnota Norma Šířka /cm/ 140 EN 1773 Prodyšnost /mm/s/ 94 EN ISO 1937 Spray-test 3 ISO 4920

3 Vývoj textilií z recyklovaných surovin pro netradiční oblasti použití Recykláty PET (lahve) speciální systémy pro pojení rounových textilií pro bitumenové střešní krytiny Byla provedena studie možností vývoje nového polymerního pojiva pro PET rouna, která by bylo možno uplatnit jako armovací rohože bitumenových střešních pásů. Tyto typy roun vyžadují dosažení specifických parametrů, které jsou uzpůsobeny nárokům a podmínkám: - aplikace bitumenových hmot na nanášecích linkách, tj. dimenzionální stabilita při vysokých bitumenovacích teplotách (200 C/10 min.) při namáhání v tahu ke kterému dochází při průchodu válcovými bitumenovacími stolicemi (modelové zatížení 4 kg) - pevnostmi a tažnostmi v podélném směru pro dokonalou stabilitu nosného rouna v bitumenovací lince Pro aplikační zkoušky bylo v počáteční fázi studie použito dostupné PET rouno (Silon a.s.) Tyros s plošnou hmotností 180 g/m 2 (aby byly změny výše uvedených parametrů dostatečně významné za modelových laboratorních podmínek). Ke zkoušení byly připraveny dva systémy polymerních pojiv: - termoplastický polyakrylátový systém na bázi vodných termoreaktivních disperzí - termosetický samosíťující systém na bázi fenol-formaldehydové pryskyřice, který byl modifikován pro snížení obsahu volných komponent fenolu a formaldehydu do max. 0,02 %. Tím byla zvýšena i stabilita reaktantu ve skladování (min. 3 měsíce). Dílčí laboratorní zkoušky pojení (nános impregnací z pěny) vykazují velmi významný posun dosahovaných parametrů ve prospěch termosetu: TIROS 100 % PET (původní vlákno): Tab č. 3 : dimenzionální stabilita a mechanické vlastnosti -porovnání termoplastu a termosetu Vzorek / pojivo % nános Dimenzion. stabilita (%) Pevnost Tažnost sušiny pojiva podélný směr příčný v podélném v podélném stanov. směr směru (N) směru (%) termoplast 17,8 + 11,1-24, termoset Settex F 18,1 + 1,0-2, *vlastnosti rouna před pojením nebyly stanoveny pevnost a dimensionální stabilita jsou výsledkem procesu pojení Dimenzionální stabilita podmínky: 200 C, 10 min. při zatížení 4 kg Velmi dobré parametry pevnosti a tažnosti v podélném směru, zejména však minimální rozměrová změna v příčném i podélném směru naznačující jasně, že termosetický systém je pro dané aplikace výhodnější. nevýhoda načervenalý odstín pojeného rouna daný

4 neodstranitelným obarvením termosetické fenol-formaldehydové pryskyřice by za předpokladu využití odpadních, ne zcela bezbarvých granulátů z PET lahví neměl být na závadu. V konečné fázi je rouno tak jako tak zakryto vrstvou bitumenu. V dané problematice je možno pokračovat za předpokladu dostupnosti roun z odpadů PET. Dodávky obou pojivových systémů jsou možné z výrobní kapacity INOTEX. Produkt SETTEX F je možno aplikovat jako oboustranný nános v pěně pro PES bitumenové střešní krytiny cca 200 g/m 2. V bodě 4.2.4, je uveden TECHNOLOGICKÝ LIST pro chemicky pojené PES rouno pro bitumenové střešní pásy. Obr. č. 1 : Chemicky pojené střešní rouno

5 Multifunkční zátěrové bariéry s aplikací UV absorbéru Toto téma bylo řešeno v rámci 4. etapy Smart textilie bod 4.1. Multifunkční textilie se zvýšenou odolností vůči UV-C záření, řešení a výstupy jsou uvedeny ve zprávě k danému bodu etapy Funkcionalizace povrchu textilních substrátů : Multifunkční zátěrové bariéry studie možnosti kombinace paropropustných efektů tepelných bariér Aplikace vakuových mikrokapsulí Cílem aplikace vakuových mikrokapsulí formou zátěru nebo nánosu bylo ověření možnosti zvýšení retence tepla upravených materiálů a zároveň zajištění dobrých fyziologických vlastností. Aplikace mikrokapsulí o koncentraci 0,2 a 8% byla nejprve provedena v kombinaci s paropropustným zátěrem Performax 16054D bavlněných standardů o plošné hmotnosti 180, 288 a 310g/m 2. V Inotexu byla měřena teplota povrchu tkaniny bezdotykovým teploměrem při působení konstantního zdroje tepla a po přerušení tepelného působení (tkanina s obsahem vakuových mikrokapsulí by měla pomaleji chladnout). Vzorky byly také poslány na proměření tepelného toku kontaktní metodou na přístroji Alambeta na TUL, kde byly rovněž podrobeny mikroskopickému pozorování.. Obr.č. 2-4 : Zátěry s vakouvými mikrokapsulemi - Teplota povrchu tkaniny měřená bezdotykovým teploměrem Kepr zelený 180 g/m C Performax D Performax D + 2% skleněné kuličky Performax D + 8% skleněné kuličky Čas /sekundy/ 120

6 57 Kepr hnědý 288 g/m C Performax D Performax D + 2% skleněné kuličky Performax D + 8% skleněné kuličky Č as /sekundy/ 52 Kepr červený 310 g/m C Performax D Performax D + 2% skleněné kuličky Performax D + 8% skleněné kuličky Čas /sekundy/ Z uvedených grafů je zřejmé, že zátěrovou technikou se pomocí mikrokapsulí nedá výraznější retence tepla dosáhnout. Z výsledků získaných na TUL ALAMBETA), rovněž nevyplynuly jednoznačné závěry, i když bylo zjištěno, že tepelný odpor se zvýší při obsahu kuliček 8% o 22% oproti původní hodnotě. Zároveň však stoupla i tlouš tka substrátu o 13%. Z mikroskopických snímků (TUL) však jednoznačně vyplývá poničení mikrokapsulí zřejmě během aplikace zátěru (Obr.č.5) :

7 Z toho důvodu byla provedena ještě aplikace mikrokapsulí formou nánosu pěnou vzdušnou raklí 0,5mm. Objemová hmotnost pěny byla 160g/l, s obsahem mikrokapsulí pak 110g/l: Složení pěny bez obsah mikrokapsulí : 400g/kg voda 55g/kg Stapen 30 (zpěňovadlo) 540g/kg Sokrat 1906 Složení pěny s obsahem mikrokapsulí : 591g/kg voda 51g/kg Stapen g/kg Sokrat g/kg mikrokapsule Materiál : 100% bavlněný kepr 120g/m 2 Rychlost : 0,75m/min, teplota sušení 140 C. Upravený materiál byl znovu proměřen bezdotykovým teploměrem :

8 Obr.č. 6 : Aplikace mikrokapsulí nánosem pěnou : teplota povrchu tkaniny Měření teploty povrchu tkaniny bezdotykovým teploměrem Nános - Sokrat 1906, Stapen 30 teplota / C/ Ohřev Chladnutí Nános - Sokrat 1906, Stapen 30, 8% skleněné kuličky čas /s/ Z uvedené závislosti je patrné, že ani šetrnější technologií nánosování nebylo dosaženo efektu retence tepla. Dokládá to skutečnost, že pro daný záměr rozhoduje o využitelnosti dutých kapsulí zásadním způsobem odolnost jejich stěny vůči nevyhnutelnému mechanickému namáhání při nánosování. Multifunkční kombinovaná nehořlavá úprava Black-Out (světlonepropouštějící/permanentní nehořlavá) - zátěr Cíl : Nehořlavá bariérová tkanina nepropouštějící sluneční záření. Aplikace : Rolety Materiál : tmavomodrý samet Velveta 300g/m 2 Úpravy : 1. klasická nehořlavá úprava 420g/l TEXAFLAM PSE, 90 g/l KATALYZÁTOR FRE 60g/l TEXAPRET MFN, 10g/l SILTEX WN, 10g/l TEXAVIV PN klocování, sušení 2min120 C, kondenzace1min180 C, praní hašple soda studená, teplá, kyselina octová 2. nehořlavý zátěr Black-out : Myflam 80036D šedý oboustranný Hořlavost : vyhovuje ČSN EN 1101 a 6940 bez údržby, hmotnost se zátěrem : 448g/m 2 pozn : při aplikaci zátěru Myflam nobsahujícího retardér hoření nebylo nehořlavého efektu dosaženo. Tento efekt lze dosáhnout poze kombinací nehořlavé úpravy a nehořlavého zátěru obou úprav.

9 Ochranné vrstvy se zvýšenou odolností proti záření a teplu Teploodrazivý hliníkový zátěr ALUTEX Aplikace : nános vzdušnou raklí materiál: 100% bavlna 160g/m 2, plátno zátěr: 70g/kg hliníková pasta z výroby INOTEX (kombinace vodných termoreaktivních polyakrylátových polymerů, 5% Al pigment), nános 32g/m 2 Použití : žehlící prkna, rolety, ochranné oděvy, technické materiály Parametry: pevnost v tahu /N/ o : 400 ú : 270 EN ISO protažení při přetrhu /min%/ o : 8 ú :17 EN ISO rozměrová změna max % 4,5 EN ISO stálosti vybarvení min EN ISO 105-C01 v praní 40 C 3 / 4-5 EN ISO 105-X11 žehlení zasucha 3 4 EN ISO 105-X11 žehlení zamokra 3 4 / 4 5 EN ISO 105-X11 suchý otěr 3 4 EN ISO 105 X12 Teploodrazivost bezdotykovým teploměrem : 30% (viz Obr.č.7) Sledování teploty rubu textilie bez zátěru a s Al zátěrem při působení tepla je uvedeno v tab.č 4. Zdroj tepelného záření : Soluxová lampa o výkonu 2x 500W, vzdálenost : 30cm od vertikálně upevněného vzorku tkaniny. Hodnoty jsou graficky znázorněny na obr. č.7. Tab.č.4 : Teplota povrchu tkaniny bezdotykovým teploměrem Čas /s/ Teplota / C/ Bez zátěru Se zátěrem

10 Obr.č. 7 : Hliníkový zátěr ALUTEX : Závislost teploty povrchu tkaniny na čase Teplota povrchu tkaniny bezdotykovým teploměrem Bez zátěru Zátěr - hliník Teplota C Čas / s / Obr. č. 8 : Termoreflektivní zátěr ALUTEX : Závěr : V ustáleném stavu byla zjištěna teploodrazivost hliníkového zátěru s akrylátovým binderem (bezdotykovým teploměrem) 30% (viz Obr.č.7)

11 4.2.5.TECHNOLOGICKÝ LIST Dílčí projekt: Název: CHEMICKY POJENÉ PES rouno pro bitumenové střešní pásy Hlavní efekty: Vysoká dimenzionální stabilita za požadovaných podmínek (200 C, 10 min. zátěž 4.0 kg) využitím termosetického pojiva (SETTEX F-INOTEX). Porovnání efektů se standardy: Podélná / příčná rozměr. změna do + 2,0%/-2,0%. Pevnost podélná / příčná 550 N/520 N, pružnost do přetrhu podélná 40% Potřebná zařízení: Nános z pěny (pěnový fulár) zařízení dostupné v provoz. podmínkách (SILON, VIGONA) výrobců PES rouna. Základní receptura: Přívažek 10% sušiny z pěny, nános po ředění a přísadě vzpěňovače, pěnový fulár sušení + kondenzace 130 C/3 min. Chráněné části (know how, průmyslový vzor, patent): Nová technologie nahrazující dosud používané termoplastické polymery. Možnost využití pro rouna z odpadního PET recyklátu. Ekonomická rozvaha: Snížení nákladů výroby odpad PES recyklát min. : 30% - snížené náklady na pojivo : 25% oproti termoplastu Realizace v : Výrobci PES roun, za předpokladu uplatnění PES recyklátů Dostupnost technologie: Vychází z využití pojiva (termoset) SETTEX F (Inotex) fenol-formaldehydové pryskyřice s minimalizovaným obsahem volného fenolu a formaldehydu max. 0.02%

12 Přednášky a prezentace Dílčí projekt: Multifunkční úpravy textilií (přednáška) Martinková L., Marek J., - INOTEX Seminář Textilie na prahu nového tisíciletí, TU Liberec, duben 2002 Nové konstrukce a funkční úpravy textilií (přednáška) Martinková L., Marek J.- INOTEX, Ledrová Z. SPOLSIN, 34. Celostátní Koloristická Konference STCHK, Pardubice, říjen 2002