DD259106A3

DD259106A3 - Verfahren zur herstellung von schichtverbindungen bei flaechenfoermigen, weichen werkstoffen

Info

Publication number: DD259106A3
Application number: DD28947284A
Authority: DD
Inventors: Michael Stoll; Margherita Schuerer; Guenter Pitzler; Gerhard Hebestreit
Original assignee: Leder Kunstledertech Forsch
Priority date: 1984-04-05
Filing date: 1984-04-05
Publication date: 1988-08-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schichtverbindungen bei flaechenfoermigen, weichen Werkstoffen mit verbesserter Trennfestigkeit unter Erhaltung der Drapierfaehigkeit und feiner Krispelung. Verwendet wird ein Schlagschaum aus Butadien-Acrylnitril-Copolymeren, der eine begrenzte Schaumnassdichte aufweist und wobei die Nassauflage auf dem Schichttraeger oder auf der Deckschicht begrenzt ist und der Spalt am Kaschierwerk in Grenzen festgelegt ist. Die Kompliziertheit des Kaschierens ergibt sich aus den einander entgegenlaufenden Wirkungen der einzelnen Massnahmen.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schichtvferbindungen bei flächenförmigen, weichen Werkstoffen, vorrangig Kunstleder, die aus einem Trägermaterial bestehen, das mit einer Schaumschicht versehen ist. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die Herstellung von Kunstleder nach dem Umkehrverfahren, das aus Schichtträger, Verbindungsschicht und Deckschicht zusammengesetzt ist, wobei die Deckschicht vorzugsweise auf Polyurethanbasis aufgebaut ist. Als Schichtträger werden sowohl Gewebe, Gewirke, Gestricke, Vliese, Fadengelege und die Arten der Nähgewirke eingesetzt. Die Schichtträger können behandelt sein oder sich in unbehandeltem Zustand befinden. Zum Beispiel können sie imprägniert sein. Auf diese Weise lassen sich Kunstleder für vielerlei Verwendungszweckeherstellen, insbesondere solche für den Gebrauch als Schuhobermaterial und Handschuhkunstleder, aber auch für Bekleidung und Täschner-sowie Feintäschnerwaren. Die Einsatzgebiete des erfindungsgemäßen Materials werden maßgeblich durch die Eigenschaften des mitverwendeten Schichtträgers beeinflußt.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf die Herstellung von zweischichtig aufgebauten Materialien, wie sie beispielsweise als Wand- oder Fußbodenbelag Verwendung finden und durch Direktauftrag der Schaumschicht auf ein Trägermaterial hergestellt werden. Eine spezielle Anwendungsform der Erfindung ist die Behandlung von textlien Trägermaterialien mit einem Schaum im Sinne einer Imprägnierung bzw. kombinierten Imprägnierung/Beschichtung in einem Arbeitsgang ohne wesentliche Verhärtung der Schichtträger.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Das Eigenschaftsbild von flächenhaften Werkstoffen mit Sandwichstruktur wird von den mechanischen Eigenschaften der einzelnen Schichten und von der Wechselwirkung zwischen den Schichten bestimmt.

Von besonderem Interesse für den Gebrauchswert ist die Trennkraft zwischen den Schichten bei Gewährleistung der hapti^chen Eigenschaften (Weichheit, Griff, Fülle etc.). Problematisch ist die Trennkraft immer dann, wenn eine Schaumschicht eingesetzt wird. Es gab bisher Bemühungen, den Haftgrad von Schaumbeschichtungenzu verbessern. So wurde gemäß WP 152568 eine Verbesserung des Haftgrades vor allem im nassen Zustand dadurch erreicht, daß vor dem Aufbringen eines verschäumten Latexcompounds auf ein zu beflockendes bzw. bereits beflocktes Trägermaterial eine ungeschäumte Latexlösung, gegebenenfalls mit Zusätzen, aufgetragen und getrocknet wurde. Es handelt sich hierbei um einen unverschäumten Haftvermittler, der im Falle einer Rückseitenbeschichtung die Haftung des geschäumten Latexcompounds sichert bzw. verbessert. Nach diesem Verfahren kann anhand der Prüfung der Trennkraft nachweisbar und auch vom Aufbauprinzip des Verbundstoffes ableitbar kein Kunstleder erhalten werden, was den Einsatz als Schuhobermaterial und Handschuhkunstleder, aber auch für Bekleidung, Täschner- und Feintäschnerwaren erlaubt.

Die Trennkraft ist eine das Gebrauchswertverhalten bestimmende Größe und wird gemäß TGL12972/07 ermittelt. Bei Kunstleder darf ein gewisser Mindestwert je nach Einsatzzweck nicht unterschritten werden. Die Trennkraftwerte von Schaftaußenwerkstoffen liegen für anerkannte Spitzenqualitätserzeugnisse oberhalb dieses geforderten Mindestwertes. Es gibt aber offensichtlich eine Grenze, wo verfahrensmäßig keine Erhöhung der Trennkraft und eine damit verbundene bessere mechanische Beanspruchbarkeit mehr möglich ist, ohne die Weichheit, Drapierfähigkeit und Krispelung des Materials nachteilig zu beeinflussen, so daß die nach diesem Verfahren hergestellten Kunstleder einen geringeren Gebrauchswert haben.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein flächenhaftes Material zu entwickeln, welches ein verbessertes Verarbeitungsverhalten und nach der Verarbeitung ein hohes Gebrauchswertverhalten aufweist, wobei die Trennkraft der Schichten zu verbessern ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Technische Auf gäbe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Schichtverbindungen zu entwickeln, wobei die technologischen Parameter der Verbundhersteilung unter Verwendung einer Schaumschicht so aufeinander abgestimmt sein müssen, daß trotz erhöhter Trennkraft der Schichten die Weichheit, die Krispelung und bei Materialien, die aufgrund ihres Schichtträgerverhaltens als Bekleidungsmaterial oder Handschuhmaterial geeignet sind, die Drapierfähigkeit nicht nachteilig beeinflußt wird.

Die Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Schichtverbindungen bei flächenförmigen, weichen Werkstoffen mit verbesserter Trennkraft unter Erhaltung der Drapierfähigkeit und feiner Krispelung, unter Verwendung von Schlagschaum aus Butadien-Acrylnitril-Copolymeren mit einem Acrylnitrilgehalt von 28-40%, einem Feststoffgehaltvon> 30%, einer mittleren Teilchengröße von 100nm bis 250 nm und einem Carbonsäuregehalt von 0 bis 5% für eine Schaumschicht, wobei die wäßrigen Dispersionen mit wasserlöslichen Hochpolymeren zur Erhöhung der Viskosität verdickt, mit Schaumstabilisatoren und Vernetzer versehen und gegebenenfalls gefärbt sind, durch Beschichten nach dem Umkehrverfahren aufTrennpapier oder gegebenenfalls auf eine vorher auf Trennpapier hergestellte Polymerschicht, bevorzugt Polyurethandeckschicht, mit einer Trockenauflage von 60 bis 150g/m², Auflegen des Schichtträgers unmittelbar nach dem Schaumauftrag, gegebenenfalls erfolgt nach der Schaumbeschichtung eine Zwischentrocknung und danach ein Auftrag eines Haftvermittlers auf Basis von Butadien-Acrylnitril-Copolymeren mit den gleichen Parametern wie bei der Schaumzwischenschicht oder nach dem Direktverfahren in einem, gegebenenfalls mehreren Aufträgen ein- oder beidseitig auf den Schichtträger, gegebenenfalls unter Anlegen eines Vakuums, Führen des Mehrschichtgebildes zur Kaschierung durch ein Walzensystem, dessen Walzenspalt zwischen den Grenzwerten „Summe aller Schichten, die zwischen den Walzen geführt werden" und „Summe aller Schichten minus Dicke der Schaumschicht" liegt, Trocknung, Vernetzung sowie Delaminierung des Werkstoffes dadurch gekennzeichnet, daß ein Schlagschaum mit einer Schaumnaßdichte von 300 bis 850g/l eingesetzt wird.

Die Beschichtung mit dem Schlagschaum auf Basis von Butadieh-Acrylnitril-Copolymeren ist bei einer Schaumnaßdichte in den angegebenen Grenzen von 300g/l bis 850g/l möglich. Bevorzugt werden Schäume mit einer Schaumnaßdichte von 400 g/l bis 800g/l eingesetzt.

Die Vorteile des Verfahrens bestehen darin, ein weiches, darpierfähiges und feinkrispeliges Schichtmaterial unter Verwendung einer Schaumschicht so herzustellen, daß genügend hohe Trennkraftwerte für den Gebrauchswert erzielt werden.

Für die Verbundhaftung des hergestellten Schichtmaterials sind die Wechselwirkungen an den Grenzflächen der Schichten und die Festigkeit innerhalb der Schaumschicht verantwortlich. Die innere Festigkeit der Schaumschicht ist durch deren Zusammensetzung, Struktur und Vernetzung gegeben (WP 243825).

Die Trennkraft zwischen den unterschiedlichen Polymerschichten wird durch die Auswahl sowie Zusammensetzung der Polymeren bestimmt. Die rezepturbedingten Bestandteile des Schaumes beeinflussen aufgrund ihrer die Oberflächenspannung herabsetzenden Wirkung die Grenzflächenbenetzung. Eine vollständige Benetzung ist Voraussetzung für eine entsprechende

Trennkraft.

Auch die für das Verfahren zur Herstellung unterschiedlicher Materialien verwendeten Schichtträger beeinflussen die Trennkraft zwischen der Schaumschicht und dem Trägermaterial. Entsprechend dem unterschiedlichen Verwendungszweck des Fertigmaterials finden gerauhte sowie ungerauhte, gewebte, gestrickte oder gewirkte Textilmaterialien und auch Vliesstoffe Anwendung. Die Vliesstoffe können imprägniert sein, z. B. mit dem für die Herstellung des für die zu erzielende Schaumschicht verwendeten Polymersystems. Weiter sind die Trennkraft und damit verbunden auch für die Verwendung des Schichtmaterials die Schaumdichte, dazu die Beschichtungsdicke, die Frage nach einer Zwischentrocknung oder nicht und schließlich die Kaschierspalteinstellung von Bedeutung.

Insgesamt handelt es sich um einen sehr komplizierten Vorgang mit einer Anzahl an beeinflußbaren Parametern zur Erzielung ausreichend hoher Trennkräfte je nach Verwendung des Schichtenmaterials bei Erhalt von Weichheit, Drapierfähigkeit und feiner Krispelung.

Beispiel 1

Verbundmaterial, hergestellt nach dem Dreistrichverfahren

Ein Deckstrich, bestehend aus einer pigmentierten, 25%igen Polyurethanlösung in Dimethylformamid, hergestellt gemäß WP 130713, Beispiel 1,wird auf ein Trennpapier aufgerakelt und bei 8O⁰C bis 130⁰C, profilartig über die Kanallänge ansteigend, 1,5min getrocknet. Die getrocknete PUR-Folie hat eine Flächenmasse von 32g/m². Auf die Folie wird der nach dem Schlagschaumverfahren hergestellte Schaum gemäß WP 243825, Beispiel 1, mit einer Naßdichte von 582 g/l mit einer Naßauflage von 240g/m², entsprechend einer Flächenmasse von 96g/m² trocken, aufgetragen und anschließend bei 90⁰C bis 150⁰C, profilartig über die Kanallänge ansteigend, 3 Minuten getrocknet. Danach wird in einem weiteren Arbeitsgang ein zusätzlicher, geschäumter Haftstrich der Naßdichte 602g/l, von gleicher Zusammensetzung wie der erste Auftrag, mit einer Naßauflage von 75 g/m² entsprechend einer Trockenauflage von 31 g/m² aufgerakelt und durch leichtes Andrücken 0,9 mm) ein Gestrick aus Polyesterseide, texturiert, aufkaschiert und bei 100⁰C bis 150⁰C, profilartig über die Kanallänge ansteigend, 3 Minuten getrocknet. Nach dem Vernetzen wird das Material vom Trennpapier delaminiert. '

Eigenschaften des Fertigmaterials	30 N/5 cm
Trennkraft
Dauerbiegeverhalten	Notei
— bei 20°C und 100 000 Biegungen	Notei
— bei -10⁰C und 10 000 Biegungen	217mg/10cm²
Wasserdampfdurchlässigkeit
Biegesteifheit	4Nm-10"⁴
• Oberseite	3Nm-IO"⁴
• Rückseite

24 h

Beispiel 2

Verbundmaterial, hergestellt nach dem Zweistrichverfahren

Ein Deckstrich aus einer Polyurethanlösung gemäß Beispiel 1 wird auf ein Trennpapier geräkelt und bei 100⁰C bis 120 ⁰C, profilartig über die Länge des Trockenkanals ansteigend, 1,8 Minuten getrocknet. Die getrocknete Polyurethanfolie hat eine Flächenmasse von 48g/m². Auf die Folie wird der nach dem Schlagschaumverfahren hergestellte Schaum für die Schaumzwischenschicht mit einer Naßdichte von 695 g/l, bestehend aus einer Zusammensetzung gemäß WP 243825, Beispiel 2, mit einer Naßauflage von 275 g/m², entsprechend einer Flächen masse von 105 g/m² trocken, ohne zusätzlichen Haftstrich, und durch leichtes Andrücken bei einem Kaschierspalt von 1,1 mm ein gerauhtes Baumwollgewebe aufkaschiert und bei 100⁰C bis 15O⁰C, profilartig über die Länge des Trockenkanals ansteigend, 2,1 Minuten getrocknet. Nach dem Vernetzen wird das Material vom Trennpapier delaminiert. Anschließend wird das Rohmaterial mit einer Polyurethanzurichtung versehen.

Eigenschaften des Fertigmateriales: _

Trennkraft	60 N/5 cm
Dauerbiegeverhalten
— bei 20 ⁰C und 100 000 Biegungen	Notei
— bei -1O⁰Cund 10000Biegungen	Note 2
Wasserdampf durch lässig keit	257 mg/10 cm²
Biegesteifheit
• Oberseite	18Nm-10-⁴
• Rückseite	16Nm-10-⁴

24 h

Beispiel 3 Umkehrbeschichtung mit Direktzurichtung

Auf ein geprägtes Trennpapier wird ein Schlagschaum mit einer Naßdichte von 437 g/l und einer Naßauflage von 220g/m², entsprechend einer Flächenmasse von 89g/m² Feststoff im Umkehrverfahren aufgetragen. Nach der Laminierung mit einem velourierten Baumwoll-/Polyestermischgewebe erfolgt die Trocknung incl. Vernetzung in einem Flachbahntrockner mit einem Temperaturprofil von 80 °C bis 15O⁰C. Das vom Trennpapier delaminierte Material wird anschließend mit einem Uni- und Effektdruck unter Verwendung eines Einkomponentenpolyurethans versehen und schließlich mit einer Lackemulsion lackiert.

Eigenschaften des Fertigmateriales:

Trennkraft	48 N/5 cm
Dauerbiegeverhalten
— bei20°Cund 100 000 Biegungen	Note 2
— bei -10°Cund 10000 Biegungen	Note 2
Wasserdampfdurchlässigkeit	324 mg/10 cm²
Biegesteifheit
• Oberseite	7Nm-10-⁴
• Rückseite	6Nm-IO"⁴

24 h

Beispiel 4 Zweiseitiges Beschichten

Ein Vlies mit einer Flächenmasse von 143 g/m² wird vertikal durch ein Walzenpaar geführt, in dessen Zwickel sich ein Schaum mit einer Naßdichte von 455 g/l befindet. Mit einem nachgeschalteten Rakel messer wird auf einer Fläche der mit Schaum versehenen Warenbahn ein geschlossener Schaumfilm gebildet; die Rückseite wird durch Walzenauftrag so behandelt, daß ein Material mit lederartiger Aasseite resultiert.

Insgesamt werden 340g Schaum/m², entsprechend einer Fiächenmasse von 136g/m² trocken, aufgetragen; anschließend erfolgen Trocknung und Vernetzung. Das so erhaltene Material wird einer Oberflächenveredlung unterworfen.

Beispiel 5

Ein Krempelvlies aus 40% Polypropylenhochschrumpffasern und 60% Polyesterfasern wird genadelt, geschrumpft und anschließend nach oberseitigem Auftrag durch rückseitiges Anlegen eines Vakuums imprägniert. Zum Beschichten und Imprägnieren verwendet man eine mechanisch geschäumte Paste der Naßdichte 535g/l. Nach der Imprägnierung folgen Trocknung/Vulkanisation. Der erhaltene Schichtträger wird als Trägermaterial, wie im Beispiel 2 beschrieben, verwendet. Das Fertigmaterial ist schnittkantenfest und hat folgende Kennwerte:

Trenn kraft	43 N/5 cm
Dauerbiegeverhalten
— bei 20°C und 100 000 Biegungen	Notei
— bei -10°Cund 10000Biegungen	Notei
Wasserdampfdurchlässigkeit	273mg/10cm²
Biegesteifheit
• Oberseite	34Nm-10-⁴
• Rückseite	31Nm-IO^-4

24 h

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Schichtverbindungen bei flächenförmigen, weichen Werkstoffen mit verbesserter Trennkraft unter Erhaltung der Drapierfähigkeit und feiner Krispelung, unter Verwendung von Schlagschaum aus Butadien-Acrylnitril-Copolymeren mit einem Acrylnitrilgehalt von 28-40%, einem Feststoffgehalt von >30%, einer mittleren Teilchengröße von 100nm bis 250 nm und einem Carbonsäuregehalt von 0 bis 5% für eine Schaumschicht, wobei die wäßrigen Dispersionen mit wasserlöslichen Hochpolymeren zur Erhöhung der Viskosität verdickt, mit Schaumstabilisatoren und Vernetzer versehen und gegebenenfalls gefärbt sind, durch Beschichten nach dem Umkehrverfahren auf Trennpapier oder gegebenenfalls auf eine vorher auf Trennpapier hergestellte Polymerschicht, bevorzugt Polyurethandeckschicht, mit einer Trockenauflage von 60 bis 150g/m², Auflegen des Schichtträgers unmittelbar nach dem Schaumauftrag, gegebenenfalls erfolgt nach der Schaumbeschichtung eine Zwischentrocknung und danach ein Auftrag eines Haftvermittlers auf Basis von Butadien-Acrylnitril-Copolymeren mit den gleichen Parametern wie bei der Schaumzwischenschicht oder nach dem Direktverfahren in einem, gegebenenfalls mehreren Aufträgen ein- oder beidseitig auf den Schichtträger, gegebenenfalls unter Anlegen eines Vakuums, Führen des Mehrschichtgebildes zur Kaschierung durch ein Walzensystem, dessen Walzenspalt zwischen den Grenzwerten „Summe aller Schichten, die zwischen den Walzen geführt werden" und „Summe aller Schichten minus Dicke der Schaumschicht" liegt, Trocknung, Vernetzung sowie Delaminierung des Werkstoffes dadurch gekennzeichnet, daß ein Schlagschaum mit einer Schaumnaßdichte von 300 bis 850g/l eingesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, daß bevorzugt ein Schlagschaum von 400-800g/l Naßdichte zum Einsatz kommt.