DE102015008588A1 - Biologisch abbaubares Korkgewebe für die Textilindustrie - Google Patents

Biologisch abbaubares Korkgewebe für die Textilindustrie Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein flexibles Verbundmaterial aus mehreren übereinander angeordneten flächigen Lagen aufweisend eine biologisch abbaubare textile Trägerschicht, eine biologisch abbaubare korkhaltige Dekorschicht sowie eine zwischen der textilen Trägerschicht und der korkhaltigen Dekorschicht angeordnete Verbindungsschicht, die die textile Trägerschicht und die korkhaltige Dekorschicht miteinander flächig verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsschicht eine Schmelzfolie aus einem biologisch abbaubaren thermoplastischen Biopolymer oder aus einer Mischung biologisch abbaubarer thermoplastischer Biopolymere ist sowie ein Herstellungsverfahren, eine Verwendung des Verbundmaterials und ein aus dem erfindungsgemäßen Verbundmaterial hergestelltes textiles Produkt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein flexibles Verbundmaterial mit einer korkhaltigen Oberfläche zur vorzugsweisen Verwendung in der Textilindustrie, das aus übereinander angeordneten und miteinander verbundenen Schichten besteht.
  • Verbundstoffe mit einer Korkoberfläche sind aus dem Stand der Technik bekannt.
  • Die DE 100 65 550 A1 offenbart eine klebstofffreie Herstellung eines starren Verbundkörpers mit einem plattenförmigen Träger aus einem, vorzugsweise auch biologisch abbaubaren, thermoelastischen Polymer und einer Dekorschicht mit einer offenporigen Struktur wie beispielsweise Kork. Um beim Verbinden von Trägerschicht und Dekorschicht das Durchschlagen der Polymerschmelze an die Sichtseite der Dekorschicht zu verhindern, wird zwischen der Trägerschicht und der Dekorschicht eine folienartige Schicht eingefügt. Die Verbindung der Schichten erfolgt einerseits durch Verschmelzen des Trägerpolymers mit der folienartigen Schicht und andererseits durch Formschluss zwischen der Dekorschicht und der folienartigen Schicht, die sich unter Druck des Trägerpolymers in die Poren der Dekorschicht eindrückt. Ein derartiger Verbundkörper ist jedoch aufgrund dessen mangelnder Flexibilität nicht zu textilen Produkten verarbeitbar.
  • Die Verwendung von Kork als Isolationsbeschichtung für Softshell-Bekleidung wird in der CH 705 877 A1 offenbart. Die CH 705 877 A1 gibt an, eine Beschichtung aus einem Bindemittel und Kork mit einer Partikelgröße kleiner als 800 μm auf eine textile Lage aufzubringen. Die als Beschichtung verwendete Klebstoff-Formulierung enthält u. a. Polyurethan, Acrylat, Epoxidharz, ungesättigtes Polyesterharz, Melamin- oder Harnstoff-Formaldehydharz und/oder Chloropren-Kautschuk oder eine Kombination davon sowie Korkgranulat, mit der die Schichten des textilen Flächengebildes verklebt werden.
  • Die US 762,492 beschreibt ein Herstellungsverfahren für ein geschmeidiges Korkgewebe, das u. a. für Bekleidung verwendet werden kann, das die Nachteile, die bei der Verklebung von dünnen Korkplatten mit textilen Geweben mit Klebern auftreten können, ausschließt. Nachteile sind u. a. vorzeitiges Lösen der Klebeverbindung wie Aufweichen unter Feuchte oder zunehmende Sprödigkeit. Die US 762,492 schlägt vor, den Kork in einem Aufbereitungsverfahren durch Zugabe einer Lösungsmittelformulierung aus Terpentin, Alkohol und Diethylether von Harz- und Gummianteilen zu befreien und den aufbereiteten Kork unter großem Druck mit dem textilen Gewebe zu verpressen, wobei der Kork in die Gewebestruktur eindringt und sich fest mit dieser verbindet.
  • Aus der DE 20 2014 006 548 U1 ist ein flexibles Verbundmaterial bekannt, das eine Korkoberfläche aufweist und u. a. für die Herstellung von Textilien wie Kleidung und Taschen hergerichtet ist. Das offenbarte Verbundmaterial weist einen Schichtenaufbau aus einer Deckschicht mit einem Kork enthaltenden Material, einer Verbindungsschicht und einer Trägerschicht auf. Die Trägerschicht besteht zumindest teilweise aus Lyocell-Material, aufgrund dessen das Verbundmaterial eine höhere Festigkeit und Haltbarkeit gegenüber herkömmlichen Verbundmaterialien besitzt. Die Deckschicht und die Trägerschicht sind über eine Verbindungsschicht miteinander verklebt, die Klebstoffe, insbesondere Copolymer-Dispersionen in wässriger Lösung, enthält.
  • Ein Täschnereiwerkstoff mit einer Korkoberfläche ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 7531214 U1 bekannt. Die Schichtbahn besteht aus einer textilen Grundbahn, auf die mit einem bekannten Kleber eine 0,05 mm bis 2 mm dicke Korkfolie aufgeklebt wird, wobei Klebstoffe auf Basis von Kunststoffen oder Zweikomponentenkleber verwendet werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es ein flexibles und stabiles Korkgewebe für die Verwendung in der Textilindustrie anzugeben, das ohne die Verwendung von konventionellen Flüssigklebstoffen hergestellt werden kann und das aus nachhaltig produzierten Materialen herstellbar und vollständig biologisch abbaubar ist.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird ein flexibles Verbundmaterial aus mehreren übereinander angeordneten flächigen Lagen angegeben, das eine biologisch abbaubare textile Trägerschicht, eine biologisch abbaubare korkhaltige Dekorschicht sowie eine zwischen der textilen Trägerschicht und der korkhaltigen Dekorschicht angeordnete Verbindungsschicht, die die textile Trägerschicht und die korkhaltige Dekorschicht miteinander flächig verbindet, aufweist. Das biologisch abbaubare Verbundmaterial zeichnet sich dadurch aus, dass die Verbindungsschicht eine Schmelzfolie aus einem biologisch abbaubaren thermoplastischen Biopolymer oder aus einer Mischung biologisch abbaubarer thermoplastischer Biopolymere ist.
  • Zusätzlich zu den genannten Schichten kann das biologisch abbaubare Verbundmaterial weitere Materialschichten aufweisen, wobei alle weiteren Materialschichten ebenso aus biologisch abbaubaren Materialen hergestellt sind.
  • Da alle Schichten des erfindungsgemäßen Verbundmaterials biologisch abbaubar sind, kann erfindungsgemäße Korkgewebe kompostiert werden. Unter Kompostierbedingungen zersetzt es sich innerhalb von 3 bis 12 Monaten vollständig.
  • Eine biologisch abbaubare textile Trägerschicht bildet die Unterseite des erfindungsgemäßen Verbundmaterials und besteht insbesondere aus einem flächigen Gewebe oder flächigen Vlies auf Basis einer Naturfaser. Bevorzugte Naturfasern sind pflanzliche Fasern wie Hanf, Leinen, Baumwolle, Viskose, Kokos, Flachs oder Jute. Ebenso kann die biologisch abbaubare textile Trägerschicht aus Wollen tierischen Ursprungs oder aus Tierhaaren hergestellt sein. Der Begriff „biologisch abbaubare Trägerschicht” umfasst zudem aus derartigen Naturfasern hergestellte Mischgewebe.
  • Die biologisch abbaubare korkhaltige Dekorschicht bildet die Oberseite oder Sichtseite des erfindungsgemäßen Verbundmaterials und ist vorzugsweise eine flächige und dünne Schichtbahn, insbesondere eine Korkfolie, die entweder anteilig Korkbestandteile enthält oder zu 100% aus Kork hergestellt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die korkhaltige Dekorschicht Durchbrechungen auf, durch die die unter der Dekorschicht eingerichteten Schichten bzw. Lagen des erfindungsgemäßen Verbundmaterials sichtseitig unbedeckt sind und durchscheinen. In einer weiteren Variante kann die erfindungsgemäße Dekorschicht karbonisierten Kork enthalten oder aus karbonisiertem Kork gebildet sein. Die Karbonisierung des Korks erfolgt unter Druck und bei einer Temperatur von ca. 300°C. Vorzugsweise weist die korkhaltige Dekorschicht eine Dicke von 0,1 mm bis 0,5 mm auf.
  • Eine Schmelzfolie oder auch Schmelzklebefolie ist prinzipiell eine Folie aus einem thermoplastischen Polymer, die zur flächigen Verschmelzung von Lagen oder Schichten hergerichtet ist. Durch Erwärmung werden Schmelzklebefolien ab einem definierten Temperaturbereich verformbar, gehen in einen schmelzflüssigen Zustand über und benetzen die umliegenden Substrate. Nach der Erwärmung härtet das thermoplastische Polymer in Sekunden wieder aus und verfestigt so die Verbindungsstellen, wodurch die mit der Folie in Deckung gebrachten Schichten bzw. Lagen fest miteinander verbunden werden. Diese Technik ist als Kaschierung bekannt.
  • Die Innovation des erfindungsgemäßen Verbundmaterials besteht in der Verwendung einer Schmelzfolie aus einem biologisch abbaubaren Biopolymer als Verbindungsschicht, mittels derer mindestens die korkhaltige Dekorschicht und die textile Trägerschicht in einem thermischen Verfahren flächig miteinander verbunden werden.
  • Der Vorteil von Schmelzfolien aus thermoplastischen Biopolymeren gegenüber herkömmlichen Klebstoffen liegt in deren einfachen Verarbeitbarkeit in industriellem Maßstab sowie der Bildung einer gleichmäßigen und dadurch stabilen Flächenverschmelzung bei im Wesentlichen gleichbleibender Schichtdicke der Verbindungsschicht. Ein weiterer Vorteil gegenüber dauerhaften Verklebungen von Textilschichten mit herkömmlichen Klebstoffen besteht darin, dass die mit der erfindungsgemäßen Schmelzschicht verbundenen Verbundmaterialschichten durch Erwärmen des Verbundmaterials auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Biopolymers einfach wieder voneinander getrennt werden können, so dass die Verbundmaterialschichten nach deren Trennung recycelt oder einer anderweitigen Verwertung zugeführt werden können.
  • Verbundmaterialschichten, die nicht weiterverwendet werden, können aufgrund der biologischen Abbaubarkeit des Schmelzfolienpolymers ohne Gefahr einer Schädigung der Umwelt durch möglicherweise anhaftende Reste der Schmelzfolie kompostiert werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das biologisch abbaubare thermoplastische Biopolymer, aus dem die erfindungsgemäße Schmelzfolie hergestellt ist, ein thermoplastisches Elastomer (TPE) oder ein TPE-Blend, insbesondere ein thermoplastisches Polyesterelastomer (TPE-E) oder ein TPE-E-Blend, ein Polylactide (PLA) oder PLA-Blend. Ebenso können Mischungen aus biologisch abbaubaren thermoplastischen Biopolymeren Ausgangsstoff für die erfindungsgemäße Schmelzfolie sein. Der im Weiteren verwendete Begriff „Biopolymer” umfasst ebenso Mischungen aus verschiedenen Biopolymeren.
  • In einer besonderen Ausführungsform ist die biologisch abbaubare Schmelzfolie aus einem TPE-E Biopolymer hergestellt, das eine Dichte von 1,2 g/cc, eine Härte von 83 Shore A, einen Schmelzfluss-Index (190°, 49,05 N) von 50 g/10 min, eine Reißfestigkeit (Typ C) von 80 KN/m, eine Zugspannung (Typ IVB) von 12 MPa, ein Bruchdehnung von 700% sowie eine Abriebfestigkeit von 200 mmc aufweist. Ein derartiges biologisch abbaubares Biopolymer ist im Handel als Granulat u. a. unter der Bezeichnung Apinat DP 1888/83 L der Firma A. P. I. S. p. A, Mussolente, Italien erhältlich.
  • Alternativ zu Schmelzfolien aus TPE-E Biopolymeren werden Schmelzfolien aus PLA-basierten Copolyesterblends eingesetzt, die einen sehr hohen Anteil an natürlichen Rohstoffen enthalten. Vorzugsweise sind die bevorzugten PLA-Polymercompounds frei von Stärke oder Stärkederivaten. Derartige Folien sind nach DIN EN 13432 kompostierbar.
  • Die Dicke der die Verbindungsschicht bildenden Schmelzfolie aus einem biologisch abbaubaren thermoplastischen Biopolymer beträgt vorzugsweise 20 μm – < 100 μm, vorzugsweise 50 μm. Eine Schichtdicke von unter 100 μm ist vorteilhaft, da hierdurch gewährleistet ist, dass trotz thermoplastischer Verformung der Schmelzfolie während des Kaschierens der zu verbindenden Schichten das thermoplastische Biopolymer der Schmelzfolie nicht durch Poren und Öffnungen der korkhaltigen Dekorschicht auf deren Sichtseite durchbricht.
  • Die Schmelztemperatur der erfindungsgemäßen Schmelzfolie aus einem biologisch abbaubaren Biopolymer beträgt vorzugsweise 120°C bis 180°C, insbesondere 130°C bis 160°C. Die erfindungsgemäße Schmelzfolie zeichnet sich dadurch aus, dass diese nach der Thermokaschierung weich und elastisch bleibt, so dass das gebildete Verbundmaterial eine hohe Flexibilität aufweist.
  • Desweiteren kann durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Schmelzfolie auf eine zusätzliche Trennschicht zwischen der Verbindungsschicht und der korkhaltigen Dekorschicht und/oder der textilen Trägerschicht verzichtet werden.
  • Für eine optische Farbgestaltung kann die die Verbindungsschicht bildende Schmelzfolie, aus einem biologisch abbaubaren thermoplastischen Biopolymer, einen oder mehrere biologisch abbaubare Farbstoffe und/oder biologisch abbaubare Farbpigmente enthalten. Durch ein partielles oder vollständiges Einfärben der Schmelzfolie kann die Schmelzfolienschicht an die Farbgebung der Dekorschicht angepasst oder aber auch farbliche Akzente oder Kontraste gesetzt werden, insbesondere wenn die Dekorschicht Durchbrechungen aufweist, durch die die darunterliegende eingefärbte Schmelzfolie sichtbar wird.
  • Die korkhaltige Dekorschicht kann mit bekannten Verfahren oberflächenbehandelt sein. Beispielsweise können durch Anschleifen der Oberfläche raue Strukturen geschaffen werden. Alternativ kann Oberfläche der korkhaltigen Dekorschicht die natürlich gegebenen Unebenheiten des Naturstoffes Kork aufweisen.
  • Desweiteren kann die korkhaltige Dekorschicht mit biologisch abbaubaren Oberflächenbehandlungsmitteln behandelt sein. Vorzugsweise handelt es sich bei den Oberflächenbehandlungsmitteln um biologisch abbaubare Öle, Wachse, Lasuren oder Lacke.
  • Zur Farbgestaltung kann die korkhaltige Dekorschicht mindestens in Teilbereichen mit einem oder mehreren biologisch abbaubaren Farbstoffe und/oder biologisch abbaubaren Farbpigmenten eingefärbt sein.
  • Biologisch abbaubare Farbstoffe oder Farbpigmente sind vorzugsweise Farbstoffe, die in der Lebensmitteindustrie eingesetzt werden, oder umweltunbedenkliche Naturfarbstoffe.
  • Das erfindungsgemäße flexible Verbundmaterial eignet sich zur Herstellung eines Materials mit stoffäquivalenten Eigenschaften, das als Meterware, insbesondere in Form einer Schichtstoffbahn, produziert werden kann.
  • Das erfindungsgemäße flexible Verbundmaterial zeichnet sich durch seine textilen Eigenschaften, insbesondere durch eine hohe Geschmeidigkeit und Flexibilität bei gleichzeitig hoher Festigkeit und Strapazierfähigkeit, aus. Aufgrund dessen kann das textile und flexible Verbundmaterial problemlos wie handelsübliche Stoffe verarbeitet wie beispielsweise mit einer Nähmaschine vernäht werden. Daher eignet sich das erfindungsgemäße textile Verbundmaterial zur Herstellung von textilen oder textilhaltigen Produkten wie beispielsweise Taschen, Schuh-Obermaterialien, Sonnenschirme, Lampenschirme, Automobiltextilien, Wandbehänge oder Bekleidungsstücke. Die Aufzählung ist nicht abschließend, sondern umfasst sämtliche Produkte der Textilindustrie.
  • Desweiteren ist ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen vollständig biologisch abbaubaren Verbundmaterials beansprucht, das mindestens die nachstehenden Verfahrensschritte umfasst:
    • a) Herstellen einer Schmelzfolie aus einem biologisch abbaubaren thermoplastischen Biopolymer,
    • b) Dehnen der biologisch abbaubaren Trägerschicht,
    • c) Auflegen der Schmelzfolie als Verbindungsschicht auf die Oberseite der gedehnten Trägerschicht,
    • d) Auflegen der biologisch abbaubaren korkhaltigen Dekorschicht auf die Oberseite der Schmelzfolie,
    • e) Erhitzen der aufeinandergelegten Lagen auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des thermoplastischen Biopolymers, wobei die Trägerschicht mit der korkhaltigen Dekorschicht verschmolzen wird,
    • f) Abkühlen des Verbundmaterials auf eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des thermoplastischen Biopolymers.
  • Vorteilhafterweise erfolgt das Verschmelzen von Trägerschicht und Dekorschicht mit der Schmelzfolie zu einem erfindungsgemäßen Verbundmaterial unter zusätzlichem Druck.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10065550 A1 [0003]
    • CH 705877 A1 [0004, 0004]
    • US 762492 [0005, 0005]
    • DE 202014006548 U1 [0006]
    • DE 7531214 U1 [0007]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • DIN EN 13432 [0020]

Claims (13)

  1. Flexibles Verbundmaterial aus mehreren übereinander angeordneten flächigen Lagen aufweisend eine biologisch abbaubare textile Trägerschicht, eine biologisch abbaubare korkhaltige Dekorschicht sowie eine zwischen der textilen Trägerschicht und der korkhaltigen Dekorschicht angeordnete Verbindungsschicht, die die textile Trägerschicht und die korkhaltige Dekorschicht miteinander flächig verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsschicht eine Schmelzfolie aus einem biologisch abbaubaren thermoplastischen Biopolymer oder aus einer Mischung biologisch abbaubarer thermoplastischer Biopolymere ist.
  2. Flexibles Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das biologisch abbaubare thermoplastische Biopolymer ein thermoplastisches Elastomer (TPE) oder ein TPE-Blend, insbesondere ein thermoplastisches Polyesterelastomer (TPE-E) oder ein TPE-E-Blend, ein Polylactide (PLA) oder PLA-Blend ist.
  3. Flexibles Verbundmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der die Verbindungsschicht bildenden Schmelzfolie aus einem biologisch abbaubaren thermoplastischen Biopolymer 20 μm – < 100 μm, vorzugsweise 50 μm, beträgt.
  4. Flexibles Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die die Verbindungsschicht bildenden Schmelzfolie aus einem biologisch abbaubaren thermoplastischen Biopolymer biologisch abbaubare Farbstoffe und/oder biologisch abbaubare Farbpigmente enthält.
  5. Flexibles Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die biologisch abbaubare Trägerschicht ein Textil oder Gewebe aus einer biologisch abbaubaren Naturfaser ist.
  6. Flexibles Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die korkhaltige Dekorschicht 0,1 mm bis 0,3 mm dick ist.
  7. Flexibles Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die korkhaltige Dekorschicht mit biologisch abbaubaren Oberflächenbehandlungsmitteln behandelt ist.
  8. Flexibles Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die korkhaltige Dekorschicht mindestens in Teilbereichen mit biologisch abbaubaren Farbstoffe und/oder biologisch abbaubaren Farbpigmenten eingefärbt ist.
  9. Verwendung eines flexiblen Verbundmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Herstellung von textilen oder textilhaltigen Produkten.
  10. Textiles Produkt aufweisend ein flexibles Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
  11. Textiles Produkt nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Produkt eine Tasche, ein Schuh-Obermaterial, ein Sonnenschirm, ein Lampenschirm, ein Automobiltextil, ein Wandbehang oder ein Bekleidungsstück ist.
  12. Verfahren zur Herstellung eines vollständig biologisch abbaubaren Verbundmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit mindestens den Verfahrensschritten: a) Herstellen einer Schmelzfolie aus einem biologisch abbaubaren thermoplastischen Biopolymer, b) Dehnen der biologisch abbaubaren textilen Trägerschicht, c) Auflegen der Schmelzfolie auf die Oberseite der gedehnten Trägerschicht, d) Auflegen der biologisch abbaubaren korkhaltigen Dekorschicht auf die Oberseite der Schmelzfolie, e) Erhitzen der aufeinandergelegten Lagen auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des thermoplastischen Biopolymers, wobei die Trägerschicht mit der korkhaltigen Dekorschicht verschmolzen wird, f) Abkühlen des Verbundmaterials auf eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des thermoplastischen Biopolymers.
  13. Herstellungsverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschmelzen von Trägerschicht und Dekorschicht mit der Schmelzfolie unter Druck erfolgt.
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