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Querverweis auf verwandte Anmeldungen
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Gemäß 35
U. S. C. §199(a) beansprucht diese Anmeldung die Leistung
der
Koreanischen Patentanmeldung
Nr. 10-2008-0027350 , die am 25. März 2008 eingereicht
wurde und auf deren Offenbarung hierin vollinhaltlich Bezug genommen
wird.
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Hintergrund
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(a) Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein lösungsmittelfreies
polyurethanbasiertes Kunstleder mit der Struktur von Menschenhaut
und insbesondere ein Kunstleder, das Sojaproteinisolat und lösungsmittelfreies Polyurethanharz
umfasst, wobei die Verwendung von Sojaproteinisolat einen höheren
Wassergehalt als denjenigen des herkömmlichem Kunstleders
bereitstellt, um so die Empfindungseigenschaften, wie beispielsweise die
Tastempfindung zu verbessern, und die Verwendung des lösungsmittelfreien
Polyurethanharzes eine höhere Wärmebeständigkeit
und bessere mechanische Eigenschaften als diejenigen des herkömmlichen
Kunstleders, ohne Verwendung eines organischen Lösungsmittels,
bereitstellt, und dadurch eine saubere Innenraumluft beibehält.
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(b) Stand der Technik
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Allgemein
kann Leder in Naturleder und Kunstleder eingeteilt werden. Da Naturleder
durch Verarbeiten des Leders von Tieren erhalten wird, ist es aufgrund
seines begrenzten Ertrags gewöhnlich teuer. Eine kontinuierliche
Verarbeitung von Naturleder ist nicht möglich und Farbänderungen
und eine einheitliche Qualität können ebenso schwierig
sein.
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Kunstleder
kann dagegen unter Verwenden von Textilwaren, wie beispielsweise
Faservliesen oder Geweben, erhalten werden. Jedoch ist Kunstleder
Naturleder noch hinsichtlich seiner Empfindungseigenschaften, wie
beispielsweise der Tastempfindung, unterlegen.
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Herkömmliches
Kunstleder wird allgemein unter Verwenden eines Polymers oder synthetischer
Materialien hergestellt, ist oftmals unbehaglich, kalt und glitschig
anzufühlen, verursacht eine Ermüdung der Augen aufgrund
des reflektierten Lichts und erzeugt infolge des nicht absorbierten
Schweißes ein unangenehmes Gefühl. Herkömmliches
Kunstleder ist daher Naturleder hinsichtlich Empfindungen, wie beispielsweise
der Tastempfindung, unterlegen. Insbesondere kann Kunstleder aufgrund
seines geringen Wasserabsorptionsvermögens durch die vom
menschlichen Körper oder von der Umgebung erzeugte Feuchtigkeit
klebrig sein. Hinsichtlich seiner Farbe, seines Glanzes, seiner
Verarbeitbarkeit, seines Aussehens und seiner Tastempfindung hat Kunstleder
die Anforderungen der Kunden an eine hohe Qualität nicht
zufrieden stellend erfüllt.
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In
einem Versuch, die Anforderungen der Kunden zu erfüllen,
wurden für die Herstellung von Kunstleder verschiedene
Verfahren offenbart. Zum Beispiel offenbart das
Koreanische Patent Nr. 10-0581330 Kunstleder,
das unter Verwenden einer porösen Struktur aus lösungsmittelfreiem
Polyurethan hergestellt wurde und herkömmlichem Kunstleder
bezüglich seiner mechanischen Eigenschaften, seiner Anti-Vergilbung
und seiner chemischen Beständigkeit überlegen
ist, jedoch unzureichende Empfindungseigenschaften, wie beispielsweise
Tastempfindung, zeigt. Das von den vorliegenden Erfindern eingereichte
Koreanische Patent Nr. 10-0706403 offenbart
Kunstleder, das pulverisierte Seidenproteine und Polyvinylchloridharz
umfasst. Obwohl dieses Kunstleder bezüglich seiner Empfindungseigenschaften
ausgezeichnet ist, sind die Herstellungskosten aufgrund der Verwendung
von teurer Seide für eine kommerzielle Anwendung zu hoch.
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Die
meisten Polyurethanharze für herkömmliches polyurethanbasiertes
Kunstleder wurden als Einkomponententyp hergestellt. Das Einkomponentenharz
ist eine „Lösung aus Polyurethan und organischem
Lösungsmittel”, das ein mittels Polyaddition von
Diisocyanat und der gleichen molaren Menge eines Polymerdiols zusammen
mit einem Kettenverlängerungsmittel hergestelltes, lineares
Polymer und ein organisches Lösungsmittel wie beispielsweise
DMF (N,N-Dimethylformamid), MEK (Methylethylketon), TOL (Toluol)
als Hauptbestandteil umfasst. Ein solches unter Verwenden eines
organischen Lösungsmittels hergestelltes Kunstleder erzeugt
jedoch Gerüche und ist aufgrund der Flüchtigkeit
des organischen Lösungsmittels ein endokriner Disruptor.
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In
den Bereichen der Kunstlederherstellung, der Möbelindustrie
und der Fahrzeugindustrie besteht entsprechend ein zunehmender Bedarf
nach Kunstleder, das ausgezeichnete Empfindungseigenschaften, wie beispielsweise
eine Tastempfindung, sowie eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit
und ausgezeichnete mechanische Eigenschaften besitzt.
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Als
Folge davon haben die vorliegenden Erfinder festgestellt, dass es
notwendig ist, das Wasserabsorptionsvermögen von Kunstleder
zu erhöhen, um die Empfindungseigenschaften von Naturleder,
wie beispielsweise die Tastempfindung, zu verbessern.
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Die
vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, den optimalen Gehalt
an Bestandteilen und ein Aufbringungsverfahren zum Aufbringen von
Sojaproteinisolat auf lösungsmittelfreies Polyurethanharz
bereitzustellen und die Erzeugung von Gerüchen durch Kunstleder
durch ein lösungsmittelfreies Polyurethanharz anstelle
eines organischen Lösungsmittels zu minimieren.
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Die
in dem obigen Abschnitt „Hintergrund” offenbarten
Informationen dienen lediglich zum besseren Verständnis
des Hintergrunds der Erfindung und es können daher Informationen
enthalten sein, die keinen Stand der Technik bilden, wie er einem
Durchschnittsfachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
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Zusammenfassung der Offenbarung
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In
einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein lösungsmittelfreies
polyurethanbasiertes Kunstleder mit der Struktur von Menschenhaut
bereit, das 85–95 Gew.-% lösungsmittelfreies Polyurethanharz
und 5–15 Gew.-% eines Sojaproteinisolats mit einem mittleren
Durchmesser von 1–75 μm umfasst.
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In
einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung
auch ein Verfahren zum Herstellen eines lösungsmittelfreien
polyurethanbasierten Kunstleders mit der Struktur von Menschenhaut
bereit, wobei das Verfahren, in bevorzugten Aspekten, umfasst:
- (a) Herstellen einer Harzvormischung durch
Rühren einer Mischung, die 99–99,7 Gew.-% eines
Polyols mit einem mittleren Molekulargewicht von 100–20.000,
0,2– 0,7 Gew.-% eines verzögernden Katalysators, 0,05–0,2
Gew.-% eines oberflächenaktiven Stoffs und 0,01–0,1
Gew.-% Wasser umfasst;
- (b) Herstellen eines Diisocyanat-Vorpolymers durch Ausführen
einer Urethanreaktion mit 35–40 Gew.-% eines Polyols mit
einem mittleren Molekulargewicht von 100–20.000, 50–55
Gew.-% einer diisocyanatbasierten Verbindung und 5–15 Gew.-%
Sojaproteinmehl bei 38–42°C für 10–15
Minuten; und
- (c) Herstellen eines Rohmaterials für Kunstleder durch
Ausführen einer Reaktion zwischen der Mischung und dem
Diisocyanat-Vorpolymer in einem Mischungsverhältnis von
1:1,5–2,5; und
- (d) Bilden einer Oberflächenschicht aus dem Rohmaterial
für das Kunstleder.
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Es
wird verstanden, dass der Begriff „Fahrzeug” oder „Fahrzeug-” oder
jeder ähnliche Begriff, wie hierin verwendet wird, Motorfahrzeuge
allgemein, wie beispielsweise Personenkraftwagen, einschließlich
Geländewagen (sports utility vehicles, SUV), Busse, Lastkraftwagen,
verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich
verschiedene Boote und Schiffe, Flugzeuge und dergleichen und Hybridfahrzeuge,
elektrische Fahrzeuge, umsteckbare Hybrid-Elektro-Fahrzeuge, wasserstoffbetriebene
Fahrzeuge und Fahrzeuge mit anderen alternativen Brennstoffen (z.
B. Brennstoffen, die aus anderen Ressourcen als Erdöl stammen) einschließt.
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Wie
es hierin verwendet wird, bezeichnet ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug,
bei dem zwei oder mehr Antriebsquellen verwendet werden, wie zum
Beispiel Fahrzeuge, die sowohl mit Benzin als auch elektrisch angetrieben
werden.
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Die
obigen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus
den beigefügten Figuren ersichtlich oder sind in diesen
angegeben, die hierin enthalten sind und einen Teil der Beschreibung
und der folgenden ausführlichen Beschreibung bilden, die
gemeinsam dazu dienen, die Grundideen der vorliegenden Erfindung
anhand von Beispielen zu erläutern.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Die
vorstehend angegebenen und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung
werden nun ausführlich unter Bezugnahme auf bestimmte beispielhafte
Ausführungsformen derselben beschrieben, die durch die beigefügten
Figuren veranschaulicht sind, die im Folgenden lediglich zum Zwecke
der Veranschaulichung dienen und die vorliegende Erfindung daher
nicht einschränken und in denen:
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1 eine
Aufnahme des Querschnitts eines Kunstleders aus Polyurethan für
den Sitz eines Kraftfahrzeugs zeigt, das eine Substratschicht (eine
untere Textilschicht), eine Oberflächenschicht aus Polyurethan und
eine Beschichtungsschicht umfasst, in der Sojaproteinmehle in der
Oberflächenschicht dispergiert sind; und
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2 eine
vergrößerte Aufnahme des Querschnitts des Kunstleders
aus Polyurethan ist, in der Sojaproteinmehle in der Oberflächenschicht
dispergiert sind.
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Es
soll verstanden werden, dass die beigefügten Figuren nicht
notwendigerweise maßstabsgetreu sind, so dass sie eine
vereinfachte Darstellung verschiedener bevorzugter Merkmale zeigen,
welche die Grundprinzipien der Erfindung veranschaulichen. Die speziellen
Merkmale der Gestaltung der vorliegende Erfindung, wie sie hierin
offenbart sind und zum Beispiel bestimmte Abmessungen, Ausrichtungen,
Positionen und Formen einschließen, werden zum Teil von
der speziell angestrebten Anwendung und den Umständen der Verwendung
bestimmt werden.
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Ausführliche Beschreibung
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Wie
hierin beschrieben, schließt die vorliegende Erfindung
ein lösungsmittelfreies polyurethanbasiertes Kunstleder
mit der Struktur von Menschenhaut ein, das ein lösungsmittelfreies
Polyurethanharz und ein Sojaproteinisolat umfasst. In einer Ausführungsform
umfasst das lösungsmittelfreie polyurethanbasierte Kunstleder
mit der Struktur von Menschenhaut 85–95 Gew.-% eines lösungsmittelfreien
Polyurethanharzes. In einer weiteren Ausführungsform umfasst
das lösungsmittelfreie polyurethanbasierte Kunstleder mit
der Struktur von Menschenhaut ferner 5–15 Gew.-% eines
Sojaproteinisolats mit einem mittleren Durchmesser von 1–75 μm.
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Die
Erfindung stellt auch ein Motorfahrzeug bereit, welches das lösungsmittelfreie
polyurethanbasierte Kunstleder mit der Struktur von Menschenhaut,
wie es hierin beschrieben ist, umfasst.
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Im
Folgenden wird ausführlich auf die bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, die beispielhaft in den
nachfolgend beigefügten Figuren veranschaulicht sind und
in denen gleiche Bezugszeichen durchgehend gleiche Elemente bezeichnen.
Die Ausführungsformen sind nachfolgend beschrieben, um
die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren zu erläutern.
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In
bestimmten bevorzugten Ausführungsformen sieht die vorliegende
Erfindung das Einbringen pulverisierten Sojaproteins vor, um das
Wasserabsorptionsvermögen des Kunstleders zu verbessern,
und sie sieht auch das Verwenden eines lösungsmittelfreien
Polyurethanharzes vor, um die Menge an geruchsbildenden Materialien
oder endokrinen Disruptoren zu minimieren oder deren Erzeugung zu
verhindern.
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In
bestimmten bevorzugten Ausführungsformen sieht die Erfindung
eine ausführliche Beschreibung des lösungsmittelfreien
polyurethanbasierten Kunstleders vor.
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In
bestimmten bevorzugten Ausführungsformen werden Sojabohnen
so behandelt, dass sie entsprechend das folgende Material bereitstellen.
In weiter bevorzugten Ausführungsformen wird Sojabohnenöl
erzeugt. Der Rest, der kein Öl enthält, wird entfettete
Sojaflocken genannt. Aus diesen entfetteten Sojaflocken können
in geeigneter Weise Sojamehl, Sojakonzentrat und Sojaproteinisolat
(„SPI”) erhalten werden. SPI umfasst bevorzugt
90% oder mehr Protein zusammen mit anderen Kohlenwasserstoffen.
In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen betrifft die
vorliegende Erfindung die Verwendung von SPI.
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In
weiteren bevorzugten Ausführungsformen sieht die Erfindung
eine Beschreibung eines lösungsmittelfreien polyurethanbasierten
Kunstleders vor.
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In
bestimmten Ausführungsformen umfasst das Kunstleder ein
lösungsmittelfreies Polyurethanharz und ein Sojaproteinisolat.
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In
weiteren Ausführungsformen umfasst das Kunstleder hierin
in geeigneter Weise 85–95 Gew.-% eines lösungsmittelfreien
Polyurethanharzes und 5–15 Gew.-% eines Sojaproteinisolats
mit einem mittleren Durchmesser von 1–75 μm.
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In
bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
umfasst ein lösungsmittelfreies Polyurethanharz:
eine
Harzvormischung, die in geeigneter Weise 99–99,7 Gew.-%
eines Polyols mit einem mittleren Molekulargewicht von 100–20.000,
0,2–0,7 Gew.-% eines verzögernden Katalysators,
0,05–0,2 Gew.-% eines oberflächenaktiven Stoffs
und 0,01–0,1 Gew.-% Wasser umfasst; und
ein Diisocyanat-Vorpolymer,
das in geeigneter Weise 40–50 Gew.-% eines Polyols mit
einem mittleren Molekulargewicht von 100–20.000 und 50–60
Gew.-% einer diisocyanatbasierten Verbindung in einem Äquivalenzverhältnis
von 1:1,5–2,5 umfasst.
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In
weiteren bevorzugten Ausführungsformen stellt die Erfindung
eine ausführliche Beschreibung der vorstehend genannten
Bestandteile bereit.
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In
bestimmten Ausführungsformen umfasst ein lösungsmittelfreies
Polyurethanharz der vorliegenden Erfindung in geeigneter Weise 5–15
Gew.-% eines Sojaproteinisolats mit einem mittleren Durchmesser
von 1–75 μm. Wenn der mittlere Durchmesser entsprechend
kleiner als 1 μm ist, kam infolge einer unzureichenden Dispersion
eine Koagulation im Inneren des Kunstleders auftreten, wodurch die
Eigenschaften abnehmen. Wenn der mittlere Durchmesser entsprechend
größer als 75 μm ist, kann das Wasserabsorptionsvermögen aufgrund
einer Verringerung der Oberfläche im Vergleich zu der Anzahl
an Partikeln abnehmen. Wenn die Menge des Sojaproteinisolats entsprechend
weniger als 5 Gew.-% beträgt, kann das Wasserabsorptionsvermögen
unzureichend sein. Wenn die Menge entsprechend mehr als 15 Gew.-%
beträgt, können sich die Eigenschaften infolge
des relativ geringen Gehalts an dem lösungsmittelfreien
Polyurethanharz verschlechtern.
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In
bestimmten bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung umfasst das lösungsmittelfreie Polyurethanharz
entsprechend eine Harzvormischung und ein Diisocyanat-Vorpolymer.
In weiteren Ausführungsformen können die Harzvormischung
und das Diisocyanat-Vorpolymer bevorzugt ein Polyol mit einem mittleren
Molekulargewicht von 100–20.000 oder in weiteren Ausführungsformen
besonders bevorzugt 500–15.000 umfassen. In anderen Ausführungsformen
kann das Polyol entsprechend ein Polyesterpolyol oder ein Polyetherpolyol
sein. Wenn das mittlere Molekulargewicht des Polyols weniger als
100 beträgt, können sich die Eigenschaften des
Endprodukts entsprechend verschlechtern. Wenn es mehr als 20.000
beträgt, kann sich die Verarbeitbarkeit aufgrund einer
Zunahme der Viskosität entsprechend verschlechtern.
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In
weiteren Ausführungsformen kann das Polyesterpolyol einen
mittleren Hydroxylwert von 100–450 mg KOH/g, bevorzugt
150–400 mg KOH/g, und eine Viskosität von 1.000–10.000
cps (25°C), bevorzugt 3.000–8.500 cps (25°C)
aufweisen.
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Wenn
der mittlere Hydroxylwert weniger als 100 mg KOH/g beträgt,
kann die Kompatibilität des Polyesterpolyols aufgrund einer übermäßig
hohen Viskosität entsprechend unzureichend sein. Wenn sie
mehr als 450 mg KOH/g beträgt, kann sich entsprechend die
Härte eines erzeugten Polyurethanharzes erhöhen.
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In
anderen Ausführungsformen ist bevorzugt, dass das Polyetherpolyol
eine mittlere Anzahl an funktionellen Gruppen von 2–5 und
einen mittleren Hydroxylwert von 200–850 mg KOH/g aufweist.
Wenn die mittlere Anzahl an funktionellen Gruppen kleiner als 2
ist, kann die Formbarkeit aufgrund einer relativ geringen Vernetzbarkeit
entsprechend unzureichend sein. Wenn die mittlere Anzahl an funktionellen
Gruppen mehr als 5 beträgt, kann eine übermäßig
hohe Vernetzung auftreten. In weiteren Ausführungsformen
kann die Reaktivität von Urethan aufgrund einer kleinen
Menge an funktionellen Polyolgruppen, die mit dem Isocyanat reagieren können,
entsprechend unzureichend sein. In weiteren Ausführungsformen
kann die Viskosität, wenn der mittlere Hydroxylwert mehr
als 850 mg KOG/g beträgt, aufgrund einer übermäßigen
Vernetzungsreaktion entsprechend plötzlich zunehmen.
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In
bestimmten Ausführungsformen umfasst die Harzvormischung
entsprechend einen verzögernden Katalysator. In bevorzugten
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt
ein Katalysator aus einem tertiären Amin als verzögernder
Katalysator eingesetzt, um die Urethanbindungsreaktion in geeigneter Weise
zu verzögern, da die Verwendung eines herkömmlichen
Katalysators eine plötzliche Urethanbindungsreaktion bewirkt,
wodurch ein ausreichendes Binden einer Beschichtungsschicht in dem
Kunstleder verhindert wird. Geeignete Beispiele für einen
Katalysator aus einem tertiären Amin schließen
Triethylendiamin (TEDA), Triethylamin, Tripropylamin, Tributylamin,
Trioctylamin, Pentamethylendiethylentriamin, Dimethylcyclohexylamin,
Tris(3-dimethylamino)propylhexahydrotriamin, ein Derivat derselben
und eine Mischung derselben ein, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Die Harzvormischung umfasst entsprechend einen verzögernden
Katalysator in einer Menge von 0,2–0,7 Gew.-%. Wenn die
Menge mehr als 0,7 Gew.-% beträgt, kann die Reaktionsgeschwindigkeit
zu Beginn entsprechend zu hoch sein. Wenn die Menge weniger als
0,2 Gew.-% beträgt, kann der katalytische Effekt ferner
unzureichend sein. In anderen Ausführungsformen umfasst
die Harzvormischung bevorzugt einen geeigneten oberflächenaktiven
Stoff in einer Menge von 0,05–0,2 Gew.-%, um eine Aggregation
oder Agglomeration oder Zerstörung der an der Oberflächenschicht
in einem polyurethanbasierten Kunstleder der vorliegenden Erfindung
gebildeten Zellen zu verhindern. In der vorliegenden Erfindung kann
ein herkömmlicher oberflächenaktiver Stoff, bevorzugt,
aber nicht beschränkt auf, ein oberflächenaktiver
Stoff aus Silikon verwendet werden. Wenn die Menge weniger als 0,05
Gew.-% beträgt, kann das Formen entsprechend nicht einheitlich
sein. Wenn die Menge mehr als 0,2 Gew.-% beträgt, kann
das Formen entsprechend verzögert sein.
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In
anderen Ausführungsformen umfasst die Harzvormischung bevorzugt
0,01–0,1 Gew.-% Wasser für den schäumenden
Effekt des polyurethanbasierten Kunstleders. Wenn die Menge mehr
als 0,1 Gew.-% beträgt, können aufgrund des übermäßigen
Schäumens Risse auftreten.
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In
bevorzugten Ausführungsformen kann das vorstehend angegebene
Polyol der Harzvormischung ebenso für das Diisocyanat-Vorpolymer
verwendet werden. Das Polyol und die diisocyanatbasierte Verbindung werden
entsprechend vermischt, um eine Urethanreaktion hervorzurufen. Ein
freies NCO an den Enden des Diisocyanats macht 15–20 Gew.-%
aus. In bestimmten Ausführungsformen der Erfindung können
sich die Eigenschaften der Endprodukte verschlechtern, wenn der
Gehalt an freiem NCO weniger als 15 Gew.-% beträgt. In
anderen Ausführungsformen kann die Biegsamkeit des Produkts
aufgrund einer Zunahme der Steifigkeit verringert sein, wenn der
Gehalt mehr als 20 Gew.-% beträgt.
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Die
Diisocyanatverbindung ist bevorzugt nicht auf eine bestimmte Verbindung
oder bestimmte Verbindungen beschränkt. In bestimmten Ausführungsformen
schließen Beispiele für die Diisocyanatverbindung
aromatische, aliphatische und araliphatische Diisocyanatverbindungen,
besonders bevorzugt Toluoldiisocyanat, Diphenylmethandiisocyanat
(MDI), Torilendiisocyanat (TDI), Hexamethylendiisocyanat, Derivate
derselben und eine Mischung derselben ein, ohne darauf beschränkt
zu sein. In besonderen Ausführungsformen der Erfindung
wird die Diisocyanatverbindung in einer Menge von 50–60
Gew.-% verwendet. In anderen Ausführungsformen können
sich die Eigenschaften des Endprodukts entsprechend verschlechtern,
wenn die Menge weniger als 50 Gew.-% beträgt. In noch weiteren
Ausführungsformen kann die Biegsamkeit entsprechend verringert
sein, wenn die Menge mehr als 60 Gew.-% beträgt.
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In
anderen Ausführungsformen der Erfindung wird das polyurethanbasierte
Kunstleder der vorliegenden Erfindung entsprechend durch Durchführen
einer Urethanbindungsreaktion durch Vermischen der Harzvormischung
und der Diisocyanatverbindung in einem geeigneten Äquivalenzverhältnis
von 1:1,5–2,5 hergestellt. Wenn das Mischungsverhältnis
weniger als 1:1,5 beträgt, können sich die Dehnungseigenschaften
entsprechend verschlechtern. Wenn das Verhältnis mehr als
1:2,5 beträgt, kann die Biegsamkeit des Produkts infolge
einer Zunahme der Steifigkeit entsprechend verringert sein.
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In
bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann das polyurethanbasierte
Kunstleder der vorliegenden Erfindung, das bevorzugt 85–95
Gew.-% eines lösungsmittelfreien Polyurethanharzes und
5–15 Gew.-% eines Sojaproteinisolats mit einem mittleren
Durchmesser von 1–75 μm besitzt, ferner eine Schicht umfassen,
die in geeigneter Weise ausgewählt ist aus der Gruppe,
bestehend aus einer schäumenden Schicht, einer Beschichtungsschicht
und einer Substratschicht. In weiteren Ausführungsformen
kann die schäumende Schicht in geeigneter Weise und ohne
Einschränkung durch Verwenden von wenigstens einem Schaum
hergestellt sein, der, ohne darauf beschränkt zu sein,
ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polyurethanschaum
und Poly(vinylchlorid)harz, die allgemein als Schaum verwendet werden.
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In
der vorliegenden Erfindung kann auch jede herkömmlich zum
Herstellen von Kunstleder verwendete Beschichtungsschicht verwendet
werden. Bevorzugte Beispiele für eine Beschichtungsschicht
schließen entsprechend wasserlösliches Urethanharz,
wasserlösliches Acrylurethanharz und eine Mischung derselben ein.
Die Zusammensetzung kann bevorzugt aus 100 Gew.-% eines wasserlöslichen
Urethanharzes 100 oder aus einer Mischung aus wasserlöslichem
Urethanharz und wasserlöslichem Acrylurethanharz (Gewichtsverhältnis
2-2,5:1) bestehen.
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In
weiteren Ausführungsformen ist die Substratschicht nicht
auf Kunstleder beschränkt. Beispiele für die Substratschicht
schließen, ohne darauf beschränkt zu sein, Gewebe,
Faservliese, Wirkwaren, Rohbaumwolle und eine Mischung derselben
ein. In der vorliegenden Erfindung können bevorzugt entweder
wollige oder nicht-wollige Textilwaren verwendet werden.
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Wie
hierin beschrieben, sieht die vorliegende Erfindung in bestimmten
Ausführungsformen eine ausführliche Beschreibung
eines Verfahrens zum Herstellen von polyurethanbasiertem Kunstleder
vor.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines
polyurethanbasierten Kunstleders in bestimmten Ausführungsformen
bevorzugt die Schritte:
- (a) geeignetes Herstellen
einer Harzvormischung durch Rühren einer Mischung, die
99–99,7 Gew.-% eines Polyols mit einem mittleren Molekulargewicht
von 100–20.000, 5–15 Gew.-% eines Sojaproteinisolats
mit einem mittleren Durchmesser von 1–75 μm, 0,2–0,7
Gew.-% eines verzögernden Katalysators, 0,05–0,2 Gew.-%
eines oberflächenaktiven Stoffs und 0,01–0,1 Gew.-%
Wasser umfasst;
- (b) geeignetes Herstellen eines Diisocyanat-Vorpolymers durch
Ausführen einer Urethanreaktion mit 35–40 Gew.-%
eines Polyols mit einem mittleren Molekulargewicht von 100–20.000,
50–55 Gew.-% einer diisocyanatbasierten Verbindung und
5–15 Gew.-% eines Sojaproteinmehls bei 38–42°C
für 10–15 Minuten; und
- (c) geeignetes Herstellen eines Rohmaterials für das
Kunstleder durch Ausführen einer Reaktion zwischen der
Mischung und dem Diisocyanat-Vorpolymer in einem Äquivalenzverhältnis
von 1:1,5–2,5; und
- (d) geeignetes Bilden einer Oberflächenschicht aus
dem Rohmaterial für das Kunstleder.
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In
weiteren Ausführungsformen kann der vorstehend angegebene
Schritt (b) vor dem Schritt (a) ausgeführt werden.
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In
anderen Ausführungsformen wird das Sojaproteinmehl in Schritt
(a) entsprechend in Schritt (b) zum Herstellen der Harzvormischung
anstelle von Schritt (a) verwendet, da die Reaktivität
abnehmen kann, wenn das Sojaproteinmehl während der Herstellung
der Harzmischung zugesetzt wird.
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In
noch anderen Ausführungsformen wird die Urethanreaktion
in Schritt (b) bei 38–42°C für 10–15
Minuten ausgeführt, um den Gehalt an freiem NCO an den
Enden des Diisocyanat-Vorpolymers innerhalb des Bereichs von 15–20
Gew.-% einzustellen.
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In
weiteren Ausführungsformen wird in Schritt (d) eine Oberflächenschicht,
die als Rohmaterial für das in Schritt (c) hergestellte
Kunstleder gebildet wurde, in geeigneter Weise einer Polyurethanreaktion
unterzogen. Eine entsprechend gebildete Oberflächenschicht
kontrolliert daher die Absorption oder Freisetzung von Oberflächenwasser
in der vorliegenden Erfindung. Je nach Verwendung kann die Oberflächenschicht
durch Verwenden eines herkömmlichen Verfahrens bevorzugt
auf einer schäumenden Schicht oder einer Substratschicht
gebildet werden.
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In
weiteren Ausführungsformen kann das Verfahren des polyurethanbasierten
Kunstleders ferner den Schritt (e) des geeigneten Aufbringens eines
Beschichtungsmittels, welches wenigstens eines umfasst, das ausgewählt
ist aus der Gruppe, bestehend aus, jedoch nicht beschränkt
auf, ein wasserlösliches Urethanharz und ein wasserlösliches
synthetisches Acrylurethanharz auf der Oberflächenschicht
gemäß dem Gravurstreichverfahren umfassen. Das
Gravurstreichverfahren ist ein Beschichtungsverfahren, das das Eingravieren von
Muster auf einem Zylinder und das Bewegen einer Beschichtungszusammensetzung
mit den Muster umfasst.
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In
bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann das vorstehend
angegebene polyurethanbasierte Kunstleder der vorliegenden Erfindung
in geeigneter Weise für zum Beispiel einen Flugzeugsitz,
einen Möbelsitz und bevorzugt für einen Fahrzeugsitz
verwendet werden.
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Beispiele
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Die
folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung und sollen selbige
nicht einschränken.
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Beispiel 1
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Wie
nachfolgend angegeben ist, wurde ein polyurethanbasiertes Kunstleder
für einen Fahrzeugsitz, der entsprechend die in Tabelle
1 gezeigten Bestandteile umfasst, hergestellt.
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(1) Herstellung der Harzvormischung
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Die
Harzvormischung wurde entsprechend durch Rühren einer Mischung
aus 99,47 Gew.-% eines Polyesterpolyols mit einem mittleren Molekulargewicht
von 8.000, 0,4 Gew.-% eines Triethyldiamins, 0,1 Gew.-% eines oberflächenaktiven
Stoffs aus Silikon und 0,03 Gew.-% Wasser mit einer Vermischungsgeschwindigkeit von
5.000 rpm für 10 Minuten unter Verwenden eines Rührers
hergestellt.
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(2) Herstellung des Diisocyanat-Vorpolymers
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Das
Diisocyanat-Vorpolymer wurde entsprechend durch Vermischen von 45
Gew.-% eines Polyesterpolyols mit einem mittleren Molekulargewicht
von 8.000, 55 Gew.-% Diphenylmethandiisocyanat und 10 Gew.-% eines
Sojaproteinisolats mit einem mittleren Durchmesser von 15 μm
bei 40°C für 12 Minuten hergestellt. Durch Umsetzen
von 1 g des auf diese Weise hergestellten Diisocyanat-Vorpolymers
mit einer überschüssigen Menge einer o-Dichlorbenzollösung,
die Di-n-butylamin umfasst (Reaktion zwischen Amino und Isocyanat),
wurde der Gehalt an freiem NCO gemäß ASTM D 2572
gemessen. Das restliche Amin wurde entsprechend mit 0,1 N HCl-Lösung
titriert, wodurch ein Gehalt an freiem NCO von 18 Gew.-% bereitgestellt
wurde.
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(3) Herstellung des polyurethanbasierten
Kunstleders
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Das
Rohmaterial für das Kunstleder wurde entsprechend durch
Vermischen der Harzvormischung und des Diisocyanat-Vorpolymers (Gewichtsverhältnis
1:1,5) in einer Mischkammer bei 40°C und 1 kgf/cm2 mit bevorzugt einer hohen Vermischungsgeschwindigkeit
hergestellt.
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Unter
Verwenden des Rohmaterials für das Kunstleder und eines
Rollrakels wurde eine Oberflächenschicht auf einer Substratschicht
gebildet und das Beschichtungsmittel wurde in geeigneter Weise auf
der Oberflächenschicht aufgetragen, worauf eine Wärmebehandlung
in einem beheizten Ofen erfolgte und so das Kunstleder bereitgestellt
wurde. Die beispielhaften 1 und 2 sind
Aufnahmen des Querschnitts des auf diese Weise hergestellten Kunstleders.
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Beispiele 2–4 und Vergleichsbeispiel
1
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In
den Beispielen 2–3 und dem Vergleichsbeispiel 1 wurden
Kunstleder unter Verwenden der in Tabelle 1 gezeigten Bestandteile
hergestellt, wie in Beispiel 1 angegeben ist. In Vergleichsbeispiel
1 wurde kein SPI zugesetzt und in Vergleichsbeispiel 2 wurde pulverisiertes
Seidenprotein gemäß dem
Koreanischen Patent Nr. 10-0806403 zugesetzt.
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Vergleichsbeispiel 2
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Das
Kunstleder wurde unter Zusetzen pulverisierter Seidenproteine gemäß dem
Koreanischen Patent Nr. 10-0806403 hergestellt.
Die Zusammensetzung war wie folgt.
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Die
dem auf Polyvinylchlorid basierten Kunstleder zugesetzten, pulverisierten
Seidenproteine umfassen:
eine geeignete Oberflächenschicht,
die 90 Gew.-% Polyvinylchloridharz (Handelsname: PBI302, Hersteller:
LG Chemistry) und 12 Gew.-% pulverisierte Seidenproteine mit einem
mittleren Durchmesser von 6 μm (Handelsname: Silk Flour
100, Hersteller: Shindo Biosilk) umfasst;
eine geeignete Beschichtungsschicht,
die pulverisierte Seidenproteine und auf Wasser basierende Zusatzstoffe
(65:45) umfasst;
eine geeignete schäumende Schicht,
die einen Polyurethanschaum umfasst; und
eine geeignete Substratschicht,
die Gewebe umfasst.
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Vergleichsbeispiel 3
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Gemäß dem
Koreanischen Patent Nr. 10-0581330 wurde
lösungsmittelfreies Kunstleder, wie in Beispiel 5 des Koreanischen
Patents angegeben, hergestellt. Das auf diese Weise entsprechend
hergestellte Kunstleder umfasst 13 Gewichtsteile einer isocyanatbasierten
Verbindung (Handelsname: Desmodur VH-20, Hersteller: Bayer, Deutschland),
2,5 Gewichtsteile eines oberflächenaktiven Stoffs (Handelsname:
SF-2944F, Hersteller: Toray dow corning silicone), 0,07 Gewichtsteile
eines vernetzenden Katalysators (Handelsname: U-CATSA-610, Hersteller:
San-apro ltd., Japan) bezogen auf 100 Gewichtsteile des Urethan-Vorpolymers
mit Hydroxylenden (PTMG, NPG/AA, PPG-400 (3F) und ein Vorpolymer
des MDI-Typs, OH-Wert 2,2%, Viskosität 21.000 cps/60°C,
Hersteller: Baeksan Inc.). Tabelle 1
| Bestandteile
(Einheit: Gew.-%) | Bsp.
1 | Bsp.
2 | Bsp.
3 | Bsp.
4 | Vgl.-Bsp.
1 |
| Harzvormischung (A) | Polyesterpolyol1) | 99,47 | 99,37 | 99,37 | 99,43 | 99,47 |
| verzögernder
Katalysator | Triethylendiamin2) | 0,4 | 0,5 | 0,5 | 0,4 | 0,4 |
| oberflächenaktiver
Stoff | oberflächenaktiver
Stoff aus Silikon3) | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,15 | 0,1 |
| Wasser | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,03 |
| Gesamt | 100 Gew.-% |
| Diisocyanat (B) | Polyesterpolyol | 37 | 39 | 36 | 37 | 45 |
| Diphenylmethandiisocyanat4) | 52 | 55 | 50 | 52 | 55 |
| Sojaproteinisolat | mittlere
Partikelgröße | 15 μm | 30 μm | 40 μm | 50 μm | - |
| Gehalt | 10 | 6 | 14 | 10 | - |
| Gesamt | 100 Gew.-% |
| Mischungsverhältnis
(A:B) | 1:1,5 | 1:1,9 | 1:2,3 | 1:1,5 | 1:2,7 |
| 1) mittleres
Molekulargewicht 8.000, mittlerer Hydroxylwert 230~300 mg KOH/g,
mittlere Viskosität 10.000~15.000 cps, DC chemical
2)
Handelsname: TEDA, Hersteller: Air Products
3) Handelsname:
BABCO DC-193, Hersteller: Air Products
4) Handelsname: Cosmonate
MC-70 (Isocyanatgehalt = 31,2 Gew.-%, Viskosität 197 cps/25°C),
Hersteller: Kumho Mitsui Chemicals, Inc.
5) Handelsname: Supro
760, Hersteller: Protein Technologies, Vereinigte Staaten |
-
Versuchsbeispiel 1: Messung der Wasserabsorption
-
Die
Eigenschaften des in den Beispielen 1–4 und den Vergleichsbeispielen
1–3 hergestellten Kunstleders, Wasser zu absorbieren/zu
desorbieren, wurde entsprechend gemäß ASTM D 570
(Standardtestverfahren der Wasserabsorption von Kunststoffen) in
einer Kammer mit Temperatur- und Feuchtekontrolle gemessen. Die
Proben wurden bei 50°C und einer relativen Feuchte von
50% 1–3 Stunden lang in die Kammer gestellt. Die Wassergehalte
wurden gemessen und sind in Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2
| Wasserabsorption (g/m2) | Bsp.
1 | Bsp.
2 | Bsp.
3 | Bsp.
4 | Vgl.-Bsp. 1 | Vgl.-Bsp. 2 | Vgl.-Bsp. 3 |
| nach
1 Stunde | 1,2 | 1,0 | 1,5 | 1,3 | 0,5 | 1,5 | 0,6 |
| nach
2 Stunden | 3,1 | 2,9 | 3,3 | 3,0 | 0,8 | 3,3 | 1,0 |
| nach
3 Stunden | 3,8 | 3,6 | 4,1 | 3,8 | 1,0 | 4,2 | 1,2 |
-
Gemäß Tabelle
2 zeigt das polyurethanbasierte Kunstleder der vorliegenden Erfindung
ein ausgezeichnetes Wasserabsorptionsvermögen, wohingegen
das Kunstleder aus den Vergleichsbeispielen 1 und 3, das kein Sojaproteinisolat
umfasst, ein relativ kleineres Wasserabsorptionsvermögen
zeigt.
-
Ferner
zeigen die Ergebnisse in den Beispielen 1–4 ein ähnliches
Wasserabsorptionsvermögen wie das herkömmliche,
auf Polyvinylchlorid basierende Kunstleder, das pulverisierte Seidenproteine
umfasst. Es wurde daher entsprechend bestätigt, dass es
möglich ist, kostengünstiges Kunstleder mit einer
verbesserten Struktur herzustellen, wenn bevorzugt teure pulverisierte
Seidenproteine durch Sojaproteinisolat ersetzt werden.
-
Versuchsbeispiel 2: Messung der Eigenschaften
-
Unter
Verwenden der in den Beispielen 1–4 und den Vergleichsbeispielen
1–3 hergestellten Kunstleder wurden die Formbarkeit, die
Wärmebeständigkeit und die Anti-Vergilbung entsprechend
gemessen und die Ergebnisse in Tabelle 3 angegeben.
-
In
bevorzugten Beispielen wurde die Formbarkeit durch Bewerten der
Oberfläche der gemäß dem Walzenbeschichtungsverfahren
hergestellten Produkte mit dem bloßen Auge zusammen mit
einer Beurteilung der Tastempfindung gemessen. Die Wärmebeständigkeit
wurde bevorzugt durch Bewerten von Entfärbung und Rissen
auf der Produktoberfläche nach Lagerung in einem Ofen bei
120°C für 7 Tage gemessen. Die Anti-Vergilbung
wurde gemessen, indem bevorzugt eine Farbänderung mit einem
Witterungsbeständigkeitsprüfgerät nach
Bestrahlung (Xenonbogen) bei 85°C und 84 MJ/m2 bewertet
wurde. In manchen Beispielen ist eine geringere Anti-Vergilbung
bevorzugt.
-
Bewertung der Anti-Vergilbung
-
-
- 1:
- Keine Farbänderung
- 2:
- Geringe Farbänderungen
- 3:
- Mit dem bloßen
Auge erkennbare Farbänderung
- 4:
- Deutliche Farbänderung
- 5:
- Es kann deutlich eine
andere Farbe erkannt werden.
-
Tabelle 3
| Eigenschaften | Bsp.
1 | Bsp.
2 | Bsp.
3 | Bsp.
4 | Vgl.-Bsp. 1 | Vgl.-Bsp. 2 | Vgl.-Bsp. 3 |
| Formbarkeit | gut | gut | gut | gut | gut | durchschnittlich | gut |
| Wärmebeständigkeit (180°C) | gut | durchschnittlich | gut | gut | durchschnittlich | durchschnittlich | sehr
gut |
| Anti-Vergilbung | 2,5 | 3 | 3 | 2,5 | 3 | 3,5 | 2,5 |
-
Gemäß Tabelle
3 zeigen die Beispiele 1–4 nahezu ähnliche Eigenschaften
wie das herkömmliche Kunstleder, wodurch die ausgezeichneten
Eigenschaften des Kunstleders gemäß der vorliegenden
Erfindung bestätigt werden.
-
Versuchsbeispiel 3: Messung des Ausmaßes
der Geruchsbildung
-
Die
Geruchsbildung wurde unter Verwenden der in den Beispielen 1–4
und den Vergleichsbeispielen 1–3 hergestellten Kunstleder
beobachtet, wie nachfolgend angegeben ist. Die Geruchsbildung wurde
entsprechend im Hinblick auf die in Tabelle 4 angegebenen Standards
bewertet und die Ergebnisse sind in Tabelle 5 angegeben.
-
Die
Proben wurden in vorher festgelegte Abmessungen geschnitten und
vor der Bewertung bei Raumtemperatur (23 ± 2°C)
1 Stunde lang in einem geschlossenen 4 l-Glasgefäß gelagert. Tabelle 4
| Stufe | Ausmaß der
Geruchsbildung |
| 1 | Reizender
und starker Geruch |
| 2 | Starker
Geruch |
| 3 | schwacher,
jedoch leicht erkennbarer Geruch |
| 4 | erkennbarer,
jedoch vernachlässigbarer Geruch |
| 5 | nahezu
nicht erkennbarer Geruch |
| 6 | Kein
Geruch |
Tabelle 5
| | Bsp.
1 | Bsp.
2 | Bsp.
3 | Bsp.
4 | Vgl.-Bsp.
1 | Vgl.-Bsp.
2 | Vgl.-Bsp.
3 |
| Stufe | 4 | 3 | 4 | 4 | 3 | 2 | 4 |
-
Gemäß Tabelle
5 erzeugen die in den Beispielen 1–4 und dem Vergleichsbeispiel
3 unter Verwenden von lösungsmittelfreiem Polyurethanharz
hergestellten Kunstleder einen entsprechend vernachlässigbaren Geruch
aufgrund des geringen Gehalts an flüchtigen Materialien,
was die vernachlässigbare Geruchsbildung der erfindungsgemäßen
Kunstleder bestätigt.
-
Wie
hierin beschrieben weist das polyurethanbasierte Kunstleder der
vorliegenden Erfindung eine ausgezeichnete Struktur auf, die aufgrund
von zum Beispiel einem verbesserten Wasserabsorptionsvermögen natürlicher
Haut ähnelt. Wie hierin beschrieben war die Geruchsbildung
ebenso verringert, wenn ein geeignetes lösungsmittelfreies
Polyurethanharz verwendet wurde. Es wird erwartet, dass das erfindungsgemäße Kunstleder
für zum Beispiel, jedoch nicht beschränkt auf,
einen Möbelsitz, einen Sitz in einem Zug, einen Flugzeugsitz
und insbesondere einen Fahrzeugsitz verwendet wird.
-
Wie
hierin beschrieben, zeigt das lösungsmittelfreie polyurethanbasierte
Kunstleder der vorliegenden Erfindung ein ausgezeichnetes Wasserabsorptionsvermögen
und weist daher eine Struktur auf, die aufgrund ihrer hervorragenden
Empfindungseigenschaften, wie beispielsweise der Tastempfindung,
entsprechend natürlicher Haut ähnelt. Im Vergleich
zu herkömmlichem Kunstleder zeigt das lösungsmittelfreie
polyurethanbasierte Kunstleder der vorliegenden Erfindung ferner
eine äquivalente, oder in bestimmten Ausführungsformen sogar überlegene,
Wärmebeständigkeit und mechanische Eigenschaften
und minimiert auch die Erzeugung von Geruch oder endokrinen Disruptoren,
da die Verwendung von organischen Lösungsmitteln ausgeschlossen
ist.
-
Die
Erfindung wurde unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen
derselben ausführlich beschrieben. Fachleute werden jedoch
erkennen, dass in diesen Ausführungsformen Änderungen
vorgenommen werden können, ohne von den Grundideen und
dem eigentlichen Sinn der Erfindung abzuweichen, deren Umfang in
den beigefügten Ansprüchen und deren Äquivalenten
definiert ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - KR 10-2008-0027350 [0001]
- - KR 10-0581330 [0006, 0062]
- - KR 10-0706403 [0006]
- - KR 10-0806403 [0059, 0060]