DE102016007281A1

DE102016007281A1 - Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Verbundmaterials und Verbundmaterial

Info

Publication number: DE102016007281A1
Application number: DE102016007281.4A
Authority: DE
Inventors: Philipp Schaefer; Thomas Hieber; Jesse James Smith; Hilmar Hecht
Original assignee: Individual
Current assignee: Helcor Leder Tec De GmbH
Priority date: 2016-06-15
Filing date: 2016-06-15
Publication date: 2017-12-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, insbesondere Umkehrverfahren, zur Herstellung eines mehrschichtigen Verbundmaterials sowie ein Verbundmaterial, das eine Schicht (3) aus Lederfaserwerkstoff umfasst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Schicht (3) aus Lederfaserwerkstoff, die einen Anteil an nicht vernetzten Polyacrylaten in einem Ausmaß von 10 bis 20 Gew%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Lederfaserwerkstoffes, besitzt und zwischen 35 und 45 Gew% zerkleinerte mit einer polymeren Zurichtung, vorzugsweise aus Polyurethan, versehene Oberlederstanzabfälle enthält, mittels zumindest einer Klebeschicht (2; 2.1, 2.2) mit einer Polyurethandispersion gebildeten, gegebenenfalls mehrlagigen, trockenen Deckschicht (1; 1.1, 1.2) verbunden wird, die, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polyurethandispersion, gegebenenfalls weniger als 40 Gew%, vorteilhaft aber mehr als 12 Gew%, Wasser enthält.

Description

Die Erfindung betrifft ein Umkehrverfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Verbundmaterials, das eine Schicht aus Lederfaserwerkstoff umfasst. Probleme bei der Herstellung eines Verbundmaterials mit Lederfaserwerkstoff im Umkehrverfahren bestehen insbesondere darin, dass der Lederfaserwerkstoff wasserundurchlässig und auch wasserdampfundurchlässig ist. Unter Umkehrverfahren wird ein indirektes Beschichtungsverfahren verstanden, bei dem die Deckschicht auf einem einstweiligen Träger aufgetragen und verfestigt wird und auf diese verfestigte Deckschicht eine Verbindungsschicht aufgetragen wird, welche noch flüssig oder pastös ist, wenn der Träger aufgelegt und leicht angedrückt wird. Wenn die Verbindungsschicht organische Lösungsmittel enthält, die durch den Lederfaserwerkstoff hindurch entweichen können, entstehen keine Probleme. Auch dann nicht, wenn die Verbindungsschicht aus Plastisolen besteht, die allein durch Hitze verfestigen. Des Weiteren soll die Möglichkeit bestehen, das Verbundmaterial in Platten herzustellen und mit strukturierter Oberfläche zu versehen.
Die herkömmlichen Lederfaserwerkstoffe enthalten Lederfalzspäne, Lederfasern und Lederabfälle aus den Gerbereien. Diese Produkte enthalten keine polymere Zurichtungen. Sie sind in der Regel kartonähnlich und neigen nach dem Beschichten zur Schichtentrennung im Material selbst.
Erfindungsgemäß sollen bei dem Umkehrverfahren keine organischen Lösungsmittel verwendet werden und trotzdem eine wirtschaftliche Herstellung möglich sein und ein Produkt entstehen, dass beim Dauerbiegeverhalten seine Oberfläche nicht oder nicht nennenswert verändert, dass beim Abbiegen in spitzen Winkeln keine bleibende Falten hinterlässt, bei dem die Beschichtung mit dem Lederfaserwerkstoff gut verbunden ist und bei Trennversuchen die einzelnen Schichten in sich selbst nicht zur Schichtentrennung neigen, dass gilt besonders für den Lederfaserwerkstoff. Erfindungsgemäß wird ein derartiges Verbundmaterial dadurch erstellt, dass eine Schicht aus Lederfaserwerkstoff, die einen Anteil an nicht vernetzten Polyacrylaten in einem Ausmaß von 10 bis 20 Gew%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Lederfaserwerkstoffes, besitzt und zwischen 35 und 45 Gew% zerkleinerte, mit einer teilweise polymeren Zurichtung, diese besteht vorzugsweise aus Polyurethan, versehene Oberlederstanzabfälle, enthält, mittels zumindest einer Klebeschicht mit einer, gegebenenfalls mehrlagigen, trockenen Deckschicht aus einer Polyurethandispersion verbunden wird.
Erfindungsgemäß wird es möglich, den Lederfaserwerkstoff mit lösemittelfreien Dispersionen im Umkehrverfahren zu beschichten, und zwar auf einer Matrize, obwohl der Lederfaserwerkstoff kein oder kaum Wasser aufnimmt; das Gleiche gilt auch für die Matrize, die nicht wasserdampfdurchlässig ist. Es wird dazu auf die Matrize die Deckschicht in Form einer Polyurethandispersion aufgebracht. Dabei entstehen in der Deckschicht kleine offene Zellen, wobei die Matrize eine Temperatur von etwa 85°C besitzt. Die aufgebrachte Deckschicht kann dann auf etwa 20 bis 50°C abkühlen und wird mit einer Klebeschicht versehen, die über Kontaktklebereigenschaften verfügt, sodass bei einem kurzen Anpressdruck von vorteilhafterweise weniger als 20 Sekunden, zum Beispiel in einer Platten-, Band-, Rollen- oder Vakuumpresse, nach der Verfestigung und Vernetzung eine feste Verbindung zwischen der Deckschicht und dem Lederfaserwerkstoff erstellt werden kann. Beim Verpressen kann eine Temperatur zwischen 50 und 80°C vorteilhaft sein. Dadurch dass die Deckschicht vor der Verbindung bereits getrocknet bzw. nahezu trocken ist und kleine offene Zellen aufweist und dadurch wasserdampfdurchlässig ist, entfällt das Problem, dass nach der Verbindung der Deckschicht mit dem Lederfaserwerkstoff das in der Klebeschicht enthaltene Wasser entfernt werden muss.
Nach Entfernen der Matrize bzw. Abheben des Verbundmaterials besteht die Möglichkeit, dass das restliche in der Deckschicht und Klebeschicht enthaltene Wasser durch die offenen Zellen der Deckschicht entweicht, ohne dass die Festigkeit der Verbindung zwischen der Deckschicht und dem Lederfaserwerkstoff dadurch beeinträchtigt wird. Bei Anwesenheit von Wasser beträgt die Anfangshaftung zwischen der Deckschicht und dem Lederfaserwerkstoff mindestens 1,5 N/cm. Nach der Wasserentfernung und der Vernetzung steigen die Haftwerte um mehr als das Fünffache an.
Die im Lederfaserwerkstoff enthaltenen nicht vernetzten Polyacrylate sorgen für eine ausgesprochen feste Verbindung mit der Polyurethandispersion der Klebeschicht.
Des Weiteren ermöglichen die in dem Lederfaserwerkstoff enthaltenen Lederabfälle den Einsatz von billig erstellten Lederfasermaterialien, ohne die Gesamtfestigkeit des erhaltenen Verbundmaterials zu beeinträchtigen.
Ein einfaches Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials, sieht vor,

– dass als Deckschicht eine wässrige Polyurethandispersion oder Polyurethandispersionsmischung, gegebenenfalls in mehreren Schichten, auf eine strukturierte Matrize aufgesprüht, und mittels Wärme getrocknet und verfestigt wird,
– dass auf die trockene oder nahezu trockene noch nicht vernetzte Deckschicht eine Klebeschicht aufgebracht wird, und
– dass während die Deckschicht noch auf der Matrize aufliegt auf diese Klebeschicht die Schicht aus Lederfaserwerkstoff oder eine auf diese Schicht aufgebrachte Klebeschicht aufgelegt und angedrückt wird.

Durch die Ausbildung des Verbundmaterials auf einer Matrize wird die Herstellung vereinfacht, da andauernd eine Abstützung der zur Erstellung des Verbundmaterials miteinander zu verbindenden Schichten erfolgt. Das Verbundmaterial kann bis zu seiner Fertigstellung auf der Matrize verbleiben. Auch das Aneinanderdrücken der einzelnen Schichten erfolgt auf der Matrize.
Des Weiteren kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass auf die Rückseite des Lederfaserwerkstoffes eine weitere Deckschicht und weitere Klebeschicht aufgebracht wird, deren Aufbau, Herstellung und Material dem Aufbau, der Herstellung und dem Material der Deckschicht der Vorderseite entsprechen. Gegebenenfalls wird nach Auftrag einer Klebeschicht auf die Rückseite der Schicht aus Lederfaserwerkstoff die weitere Deckschicht mit ihrer Klebeschicht auf die Rückseite der Schicht oder auf einer dort befindliche Klebeschicht aufgelegt und angedrückt.
Auf diese Weise kann ein beidseitig beschichtetes Verbundmaterial erhalten werden. Die Herstellung ist einfach, da auch die von der zweiten Seite her auf den Lederfaserwerkstoff aufzubringende Deckschicht mit ihrer die Klebeschicht bis zu ihrem Aufbringen auf einer Matrize verbleiben können, von der sie direkt auf die Rückseite des Lederfaserwerkstoffes aufgebracht werden können.
Vorteilhafterweise wird die Deckschicht durch Aufsprühen auf die Matrize erstellt und der dickere Teil der Klebeschicht auf die trockene oder nahezu trockene Deckschicht, welche sich noch auf der Matrize befindet, im Sprühverfahren aufgetragen, während der dünnere Teil der Klebeschicht, nämlich in eine Menge von maximal 50 g/m³, vorzugsweise 20 bis 35 g/m³, mittels einer Walze auf den Lederfaserwerkstoff aufgetragen wird.
Verfahrensmäßig einfach ist es, wenn zur Ausbildung der Klebeschichten und zur Einstellung ihrer Härte zumindest zwei wässrige Polyurethandispersionen unterschiedlicher Shore A Härte vermischt werden und diese Mischung als Klebeschicht eingesetzt wird. Die jeweilige Klebeschicht wird mit einer Shore A Härte von 30 bis 38 ausgebildet und verfügt bei Anwesenheit von bis zu 40 Gew% Wasser – bezogen auf ihr Gesamtgewicht – über Haft- bzw. Kontaktklebereigenschaften.
Für die Verwendung des Verbundmaterials in der Praxis und auch für die Erstellung der erforderlichen Festigkeitseigenschaften ist es von Vorteil, wenn die jeweilige Klebeschicht mit einer Gesamtstärke von 0,005 bis 0,06 mm ausgebildet wird. Die jeweilige Deckschicht kann mit einer Gesamtstärke von 0,07 bis 0,11 mm ausgebildet werden. Die Dicke der Schicht des Lederfaserwerkstoffes beträgt 0,3 mm bis 2,2 mm, vorzugsweise 0,8 bis 1,6 mm. Die jeweilige Deckschicht und die mit ihr verbundene Klebeschicht werden mit einer Gesamtstärke von 0,08 bis 0,15 mm, vorzugsweise von 0,011 bis 0,15 mm, ausgebildet. Diese Schichten können in ihrer jeweiligen Dicke einfach auf eine Matrize aufgebracht werden. Dies erfolgt durch Aufsprühen der Polyurethandispersion in einer entsprechenden Anzahl von übereinander aufgebrachten Lagen bis die erforderliche Stärke der jeweiligen Schicht erreicht ist. Da diese Schichten mit einer flüssigen bzw. wässrigen Polyurethandispersion erstellt werden, verbinden sich diese Schichten beim Aufsprühen und bilden eine Struktur, die einen einheitlichen Aufbau besitzt.
Zur Ausbildung einer Oberflächenstruktur kann vorgesehen sein, dass die Oberfläche der jeweiligen Deckschicht mit einer Matrize aus Silikonkautschuk, vorzugsweise aus einem additionsvernetztem Silikonkautschuk, strukturiert wird, sodass die Deckschicht auf ihrer Oberfläche strukturiert ist bzw. Erhebungen oder Vertiefungen besitzt, wobei die Oberfläche der Erhöhungen matter sein kann als die in den Vertiefungen. Die Oberfläche kann eine geometrische oder technische Struktur aufweisen. Die Matrizen können erfindungsgemäß die gewünschte Oberflächenstruktur im Negativ durch Lasern oder Abformen erhalten. Erfindungsgemäß ist es möglich, in die Matrizen Symbole und Logos zu lasern. Auch das fertige Verbundmaterial kann durch Lasern gestaltet werden, zum Beispiel Logos erhalten, wobei gegebenenfalls die Deckschicht 1 und die Klebeschicht 2 bis zur Schicht 3 abgetragen werden. Gut zu bearbeitende und hochfeste Eigenschaften besitzende Materialien liegen vor, wenn die jeweilige Deckschicht mit einer Polyurethandispersion oder Polyurethandispersionsmischung basierend auf aliphatischem Polyester- und/oder Polyether-Polyurethan ausgebildet wird und/oder die jeweilige Klebeschicht mit – einer verfestigen Polyurethandispersion oder Polyurethandispersionsmischung aus aliphatischem und/oder aromatischem Polyester und/oder Polyether gebildet wird und bezogen auf das Gesamtgewicht der Klebeschicht 20 bis 40 Gew% Polyacrylate enthält.
Gute Festigkeitseigenschaften und Elastizitätswerte erhält man, wenn die Deckschicht mit einer Härte von 65 bis 98 Shore A ausgebildet wird.
Die Festigkeit und Leichtigkeit des Verbundmaterials wird für die Praxis erhöht, wenn der jeweiligen Deckschicht 3 bis 10 Vol%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Schicht, Mikrohohlkugeln zugesetzt werden, deren Hülle aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht, und/oder 1 bis 4 Gew% – bezogen auf das Gesamtgewicht der Schicht – ein Mattierungsmittel, wie zum Beispiel ACEMATT TS 100 der Firma Evonik Resource Efficiency Gmbh, zugesetzt wird. Das Mattierungsmittel in der Deckschicht 1 trägt dazu bei neben den offenen Zellen die Wasserdampfdurchlässigkeit zu erhöhen.
Um eine homogene Deckschicht mit hohen Festigkeitseigenschaften zu erreichen, wird vorgesehen, dass miteinander in Kontakt zu bringende Klebeschichten vor ihrer Kontaktierung auf einen Wassergehalt von weniger als 40 Gew%, aber mehr als 12 Gew%, bezogen auf das Gesamtgewicht der jeweiligen Klebeschicht, getrocknet werden.
Dazu trägt auch bei, dass die Deckschicht auf eine warme Matrize, die eine Temperatur von 70 bis 95°C besitzt, aufgebracht wird und die Klebeschicht auf die warme auf dem Träger aufliegende Deckschicht aufgebracht wird.
Eine einfache Verfahrensführung ergibt sich, wenn für eine Beschichtung der Rückseite der Schicht die weitere Deckschicht sowie die auf dieser Deckschicht befindliche Klebeschicht noch auf ihrer Matrize aufliegend oder an dieser anhaftend mit der Rückseite der Schicht oder mit einer gegebenenfalls auf dieser Rückseite ausgebildeten Klebeschicht in Kontakt gebracht und angedrückt werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
1 und 2 zeigen schematisch im Schnitt die Herstellung eines Verbundmaterials bzw. das hergestellte Verbundmaterial, das auf einer Seite mit einer Deckschicht versehen ist. 3 und 4 zeigen die Herstellung eines Verbundmaterials und das Verbundmaterial, das auf beiden Seiten mit einer Deckschicht versehen ist.
Wie aus 1 ersichtlich ist, wird auf eine Matrize 4 eine Deckschicht 1 in Form einer wässrigen Polyurethandispersion oder Polyurethandispersionsmischung aufgesprüht. Die Oberfläche 21 der Matrize 4 kann strukturiert sein. Das Aufbringen der wässrigen Polyurethandispersion oder Polyurethandispersionsmischung kann in einem einzigen Schritt, d. h. in einem einmaligen Arbeitsgang, erfolgen oder kann auch durch Aufsprühen von mehreren Schichten 1.1, 1.2 hintereinander vorgenommen werden. Die Schichten 1.1, 1.2 bzw. die aufgebrachte Deckschicht 1 wird mittels Wärme getrocknet und verfestigt. Auf die trockene oder nahezu trockene und noch nicht vernetzte Deckschicht 1 wird eine Klebeschicht 2.1 aufgebracht. Diese Klebeschicht besitzt haft- oder kontaktkleberartige Eigenschaften und auf diese Klebeschicht 2.1 wird die Schicht 3 aus Lederfaserwerkstoff aufgelegt und angedrückt. Auf der Fläche 6 der Schicht 3, die der Klebeschicht 2.1 zugewandt ist, kann die Schicht 3 eine aufgebrachte Klebeschicht 2.2 tragen, sodass bei Aufbringen der Schicht 3 auf die Deckschicht 1 die Klebeschichten 2.1 und 2.2 miteinander verbunden werden.
Wie 3 und 4 zeigen, kann auf die Rückseite 7 der Schicht 3 eine weitere Deckschicht 1' aufgebracht werden.
Die auf die Rückseite 7 des Lederfaserwerkstoffs aufgebrachte weitere Deckschicht 1' und die vorgesehene Klebeschicht 2' können vom Aufbau, von der Herstellung und vom Material her dem Aufbau, der Herstellung und dem Material der Deckschicht 1 und der Klebeschicht 2 auf der Vorderseite 6 des Lederfaserwerkstoffes entsprechen. Es ist aber auch möglich, geringe Abweichungen in der Materialwahl bzw. dem Aufbau, d. h. der Dicke der einzelnen Schichten, vorzusehen.
In 3 wird die Aufbringung einer weiteren Deckschicht 1' auf die Rückseite 7 der Schicht 3 aus Lederfaserwerkstoff verdeutlicht. Wie aus 3 und 4 ersichtlich ist, wird auf die Rückseite 7 der Schicht 3 eine Klebeschicht 2.2' und auf die noch auf einer Matrize 4' ruhenden Deckschicht 1' eine weitere Klebeschicht 2.1' aufgebracht. Dazu wird die Deckschicht 1' mit der aufgebrachten Klebeschicht 2.1' mit der Matrize 4' auf die Schicht 3 bzw. die auf dieser Schicht 3 ausgebildete weitere Klebeschicht 2.2' aufgebracht und leicht angedrückt. Die weitere Deckschicht 1' kann aus mehreren Lagen 1.1', 1.2' aufgebaut sein. Dann wird die Matrize 4' abgezogen.
Es ist für die Verwendung des Verbundmaterials festigkeitsmäßig von Vorteil, wenn die jeweilige Deckschicht eine Shore A Härte von 65 bis 98 besitzt. Es ist vorgesehen, dass die jeweilige Klebeschicht 2, 2' eine jeweilige Gesamtstärke von 0,005 bis 0,06 mm aufweist und/oder dass die Deckschicht 1, 1' mit einer Gesamtstärke von 0,07 bis 0,11 mm ausgebildet ist und/oder dass die Deckschicht 1, 1' und die Klebeschicht 2, 2' jeweils mit einer gemeinsamen Gesamtstärke von 0,08 bis 0,15 mm, vorzugsweise von 0,11 bis 0,15 mm, ausgebildet sind. Ein fester Zusammenhalt des Verbundmaterials bzw. hohe Beständigkeit gegen Abnutzung sind dann gegeben, wenn die jeweilige, gegebenenfalls mehrlagige, Deckschicht 1, 1' eine verfestigte Polyurethandispersion oder Polyurethandispersionsmischung mit amorpher Struktur basierend auf aliphatischem Polyester- und/oder Polyether-Polyurethan ist, und/oder die jeweilige Klebeschicht 2, 2' gegebenenfalls aus zwei miteinander vereinigten Schichten 2.1, 2.2; 2.1', 2.2' besteht. Die jeweilige Klebeschicht ist eine verfestigte Polyurethandispersion oder eine Polyurethandispersionsmischung basierend auf aliphatischem und/oder aromatischem Polyester und/oder Polyether.
Gute Gebrauchseigenschaften werden dem Verbundmaterial verliehen, wenn die jeweilige Klebeschicht 2, 2' eine gegebenenfalls aus zwei Schichten gebildeten Schicht einer verfestigten Polyurethandispersion oder Polyurethandispersionsmischung ist und eine Shore A Härte von 20 bis 38 besitzt und/oder wenn die gegebenenfalls zweilagige Klebeschicht 2, 2' eine Stärke von 0,005 bis 0,06 mm besitzt.
Die Deckschicht 1 und die Klebeschicht 2 sind untrennbar miteinander verbunden und zeigen im Verbund eine Shore A Härte von 65 bis 80. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Shore A Härte der Schichten 1 und 2 annähernd gleich der Shore A Härte der Schicht 3 ist.
Es kann vorgesehen sein, dass der Anteil an mit isocyanatvernetzten Polyacrylaten in der jeweiligen Klebeschicht 2, 2' bezogen auf das Gesamtgewicht der Klebeschicht, 20 bis 40 Gew% beträgt. Den Eigenschaften des Verbundmaterials ist es zuträglich, wenn die Deckschicht 1, 1' zwischen 3 bis 10 Vol%, bezogen auf das Gesamtvolumen, Mikrohohlkugeln enthält, deren Hülle aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht und/oder zwischen 1 bis 4 Gew% Mattierungsmittel, vorzugsweise das Mattierungsmittel ACEMATT TS 100 der Firma Evonik Resource Efficiency Gmbh, enthält.
Ein ansehnliches Aussehen des Verbundmaterials erhält man, wenn die jeweilige Deckschicht 1, 1' auf ihrer Oberfläche strukturiert ist bzw. Erhebungen oder Vertiefungen besitzt, wobei gegebenenfalls die Oberfläche der Erhöhungen matter ist als die der Vertiefungen und/oder dass die Oberfläche eine geometrische oder technische Struktur und/oder eine veloursartige und/oder lederartige Oberfläche aufweist.
Die Dicke der Schicht 3 des Lederfaserwerkstoffes beträgt 0,3 mm bis 2,2 mm, vorzugsweise 0,8 bis 1,6 mm.
Das optische Aussehen des Verbundmaterials wird auch positiv beeinflusst, wenn die Schicht 3 aus Lederfaserwerkstoff, welcher nicht die typischen Eigenschaften eines Lederfaserwerkstoffes aufweist, da der Lederfaserwerkstoff mehr einer Folie aus weichen Polymeren gleicht, die mit zerkleinerten Oberlederstanzabfällen gefüllt ist, auf ihrer jeweiligen, eine Deckschicht 1, 1' tragenden Fläche gespalten und/oder fein geschliffen und/oder frei von abstehenden Fasern ist, und/oder die jeweilige Deckschicht 1,5 bis 5 Gew% Silikon, Wachs oder Mischungen daraus enthält.
Ein angenehmer Griff bzw. eine gute Haptik für das Verbundmaterial erhält man, wenn die jeweilige Deckschicht eine Shore A Härte zwischen 65 bis 98 und/oder eine Dicke zwischen 0,065 bis 0,11 mm besitzt.
Kostengünstig ist das erfindungsgemäße Verbundmaterial herstellbar, wenn der Lederfaserwerkstoff der Schicht 3 – bezogen auf sein Gesamtgewicht – zumindest 35 bis 45 Gew% zerkleinerte, Oberlederstanzabfälle enthält, die teilweise mit einer polymeren Zurichtung aus Polyurethan versehen sind. Der Zusatz von zu rezyklierenden bzw. wiederzuverwertenden Oberlederstanzabfällen zu dem für das Verbundmaterial eingesetztem Lederfaserwerkstoff verringert in keiner Weise dessen positiven Eigenschaften, insbesondere da die nochmals verwendeten Oberlederstanzabfälle durch die eingesetzten Polyacrylate in der gleichen Weise gebunden werden wie die weiters im Lederfaserwerkstoff enthaltenen, erstmals verwendeten Lederstücke. Der Zusatz von Oberlederstanzabfällen ist einfach nachzuweisen, da diese Oberlederstanzabfälle auf ihrer Oberseite eine teilweise polymere Zurichtung oder Polyurethanschicht aufweisen.
Unter einem Lederfaserwerkstoff wird ein Träger bzw. eine Schicht 3 verstanden, der bzw. die, bei Normaltemperatur über druckelastische Eigenschaften verfügt und sich elastomer verhält und bei einer Temperatur von mehr als 130°C prägbar ist und sich thermoplastisch verhält. Der Lederfaserwerkstoff hat eine Shore A Härte zwischen 65 bis 80, vorzugsweise zwischen 70 bis 75, ist also sehr weich. Auch bei dem Shore A Prüfungstest verhält sich das Material, in Bezug auf seine Druckelastizität, ähnlich wie ein Kautschukmaterial mit vergleichbarer Shore A Härte. Durch den nicht vernetzten Acrylatanteil ist er auch thermoplastisch und mittels Wärme und Druck bei einer Temperatur zwischen 90 bis 130°C prägbar.
Ein optimales Produkt entsteht, wenn die verbundenen Schichten 1 und 2 nach ihrer Vernetzung die gleiche oder annähernd die gleiche Shore A Härte wie die Schicht 3 aufweisen, wobei die verbundenen Schichten 1 und 2 eine Shore A Härte von 65 bis 80, vorzugsweise 70 bis 75, aufweisen und die Schicht 3 ebenfalls diese Shore A Härte-Werte aufweist, d. h. dass das erstellte Verbundmaterial dieselbe bzw. eine sehr ähnliche Shore A Härte wie die verbundenen Schichten 1, 2 und 3 aufweist. Diese Aussagen gelten auch für eine aufgebrachte weitere Deckschicht 1' und Klebeschicht 2' in gleicher Weise. Die Shore A Härte wird gemessen, indem aus dem jeweiligen Material ein Prüfkörper mit den für die Shore A Härteprüfung vorgeschriebenen Abmessungen erstellt und unter den vorgegebenen Prüfbedingungen vermessen wird.
Beim fertigen Verbundmaterial entstehen, aufgrund der annähernd gleichen Weichheit aller Schichten 1, 2, 3 und gegebenenfalls 1', 2' und aufgrund der annähernd gleichen Dichte aller Schichten beim Flexometertest und beim scharfen Knicken, selbst beim scharten Knicken von 180°, keine oder keine bleibenden negativen Oberflächenveränderungen. Selbst nach 100.000 Biegungen im Flexometertest weist die Oberfläche keine störenden negativen Veränderungen, wie Schiebestellen oder Abhebungen, auf. Die jeweilige Deckschicht 1, 1' besitzt im Verbund mit der jeweiligen Klebeschicht 2, 2' eine Dichte zwischen 0,95 und 1,1 g/cm³, abhängig von den jeweiligen, gegebenenfalls vorhandenen Pigmenten. Die Schicht 3 hat eine Dichte von 0,9 bis 1,0 g/cm³.
Bei der Schuh- und Lederwarenherstellung fallen abhängig von den Stanzgrößen der Teile, Abfälle mit unterschiedlichen Farben und Oberflächen zwischen 10 bis 25% der eingesetzten Ledermaterialien an. Aufgrund der Wiederverwendung dieser Abfälle durch Zerkleinerung und Einbettung in Kunststoffe mit elastomeren und/oder thermoplastischen Eigenschaften bzw. Einbringung in die Schicht 3 und aufgrund der dünnen Deckschichten 1, 1' entsteht ein Verbundmaterial, welches ausgesprochen umweltfreundlich und nachhaltig ist.
Die speziell weiche Lederfaserschicht kann als Bahnenware gefertigt werden und kann je nach Anforderungen in der Praxis zur Verstärkung mit einem textilen Träger versehen werden. Dieser Träger wird auf die darin deckschichtfreie Rückseite 21 bzw. eine die der Deckschicht 1 gegenüberliegende Fläche der Schicht 3 aufgebracht.
Dieser textile Träger besteht vorzugsweise aus einem Gewebe oder Gewirke auf Polyesterbasis, welches gegebenenfalls schwer entflammbar ausbildet ist. Der Träger besitzt ein Flächengewicht zwischen 40 und 210 g/m² und kann z. B. als Futter, z. B. einer Tasche, dienen.
Aus dem gegebenenfalls mit dem Träger kaschierten Bahnenmaterial des Lederfaserwerkstoffes können Platten in beliebiger Größe oder Formatteile als Schicht 3 für die ein – oder zweiseitige Beschichtung mit Deckschichten 1, 1' herausgeschnitten werden.
Durch die Verwendung der mit einer Polymerbeschichtung versehenen zerkleinerten Oberlederstanzabfälle und durch den hohen Anteil an unvernetzten Polyacrylaten in der Schicht 3 wird das bei Lederfaserwerkstoff übliche kartonartige Verhalten und das Trennen der Schichten in sich beträchtlich verbessert und darüber kommen auch zwischen 0,5 bis 4,5 Gew% Polyurethan in die Schicht 3. Die meisten mit einem Polyurethanfinish versehene Oberlederstanzabfälle gelten als Sondermüll. Ihre Entsorgung ist aufwendig und teuer. Es gehört daher zur Aufgabe der Erfindung, diese Kosten nicht nur zu sparen, sondern diese Abfälle einem umweltverträglichen Prozess und einem umweltverträglichen Endprodukt zuzuführen.

Claims

Verfahren, insbesondere Umkehrverfahren, zur Herstellung eines mehrschichtigen Verbundmaterials, das eine Schicht (3) aus Lederfaserwerkstoff umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht (3) aus Lederfaserwerkstoff, die einen Anteil an nicht vernetzten Polyacrylaten in einem Ausmaß von 10 bis 20 Gew%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Lederfaserwerkstoffes, besitzt und zwischen 35 und 45 Gew% zerkleinerte mit einer polymeren Zurichtung, vorzugsweise aus Polyurethan, versehene Oberlederstanzabfälle enthält, mittels zumindest einer Klebeschicht (2; 2.1, 2.2) mit einer Polyurethandispersion gebildeten, gegebenenfalls mehrlagigen, trockenen Deckschicht (1; 1.1, 1.2) verbunden wird, die, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polyurethandispersion, gegebenenfalls weniger als 40 Gew%, vorteilhaft aber mehr als 12 Gew%, Wasser enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass als Deckschicht (1) eine wässrige Polyurethandispersion oder Polyurethandispersionsmischung, gegebenenfalls in mehreren Schichten (1.1 1.2), auf eine strukturierte Matrize (4) aufgesprüht, und mittels Wärme getrocknet und verfestigt wird, – dass auf die trockene noch nicht vernetzte Deckschicht (1) eine Klebeschicht (2.1) aufgebracht wird, und – dass während die Deckschicht (1) noch auf der Matrize (4) aufliegt auf diese Klebeschicht (2.1) die Schicht (3) oder eine auf diese Schicht (3) aufgebrachte Klebeschicht (2.2) aufgelegt und angedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Rückseite (7) des Lederfaserwerkstoffes (3) eine weitere Deckschicht (1') und weitere Klebeschicht (2') aufgebracht wird, deren Aufbau, Herstellung und Material dem Aufbau, der Herstellung und dem Material der Deckschicht (1) der Vorderseite (6) entspricht, und dass gegebenenfalls nach Auftrag einer Klebeschicht (2.2') auf die Rückseite (7) der Schicht (3) aus Lederfaserwerkstoff die weitere Deckschicht (1') mit ihrer Klebeschicht (2.1') auf die Rückseite (7) der Schicht oder auf einer dort befindliche Klebeschicht (2.2') aufgelegt und angedrückt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der Klebeschichten (2.1, 2.2) und zur Einstellung ihrer Härte und Kontaktklebereigenschaften zumindest zwei wässrige Polyurethandispersionen unterschiedlicher Shore A Härte vermischt werden und diese Mischung als Klebeschicht (2; 2.1, 2.2; 2.1', 2.2') eingesetzt wird und/oder dass die jeweilige Klebeschicht (2, 2') mit einer Shore A Härte von 20 bis 38 ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Klebeschicht (2, 2') mit einer Gesamtstärke von 0,005 bis 0,06 mm ausgebildet wird und/oder dass die jeweilige Deckschicht (1, 1') mit einer Gesamtstärke von 0,07 bis 0,11 mm ausgebildet wird und/oder dass die Dicke der Schicht (3) des Lederfaserwerkstoffes 0,3 mm bis 2,2 mm, vorzugsweise 0,8 bis 1,6 mm, beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, – dass die jeweilige Deckschicht (1, 1') und die mit ihr verbundene Klebeschicht (2, 2') mit einer Gesamtstärke von 0,08 bis 0,15 mm, vorzugsweise von 0,11 bis 0,15 mm, ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (10) der jeweiligen Deckschicht (1, 1') mit einer Matrize (4, 4') aus additionsvernetztem Silikonkautschuk strukturiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, – dass die jeweilige Deckschicht (1, 1') mit einer Polyurethandispersion oder Polyurethandispersionsmischung basierend auf aliphatischem Polyester- und/oder Polyether-Polyurethan ausgebildet wird und/oder – dass die jeweilige Klebeschicht (2, 2'; 2.1, 2.2; 2.1', 2.2') mit einer verfestigen Polyurethandispersion oder Polyurethandispersionsmischung aus aliphatischem und/oder aromatischen Polyester und/oder Polyether gebildet wird und bezogen auf das Gesamtgewicht der Klebeschicht (2, 2') 20 bis 40 Gew% Polyacrylate enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (1, 1') mit einer Härte von 65 bis 98 Shore A ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckschicht (1, 1') 3 bis 10 Vol%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Deckschicht (1, 1'), Mikrohohlkugeln zugesetzt werden, deren Hülle aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht, und/oder 1 bis, 4 Gew% – bezogen auf das Gesamtgewicht der Deckschicht (1, 1') – Mattierungsmittel, wie zum Beispiel TS 100, zugesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (1, 1') auf ihrer Oberfläche (8) strukturiert ist bzw. Erhebungen oder Vertiefungen besitzt, wobei gegebenenfalls die Oberfläche der Erhöhungen matter ist als die in den Vertiefungen und/oder dass die Oberfläche (8) eine geometrische oder technische Struktur oder das Aussehen eines Narbenleders aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass miteinander in Kontakt zu bringende Klebeschichten (2.1, 2.2; 2.1', 2.2') vor ihrer Kontaktierung auf einen Wassergehalt von weniger als 40 Gew%, aber mehr als 12 Gew%, bezogen auf das Gesamtgewicht der jeweiligen Klebeschicht, getrocknet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (1, 1') auf eine warme Matrize (4, 4'), die eine Temperatur von 70 bis 95°C besitzt, aufgebracht wird und die Klebeschicht (2.1, 2.1') auf die warme auf dem Träger (4) aufliegende Deckschicht (1, 1') aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Beschichtung der Rückseite (7) der Schicht (3) die weitere Deckschicht (1') sowie die auf dieser Deckschicht (1') befindliche Klebeschicht (2.1') noch auf ihrer Matrize (4') aufliegend oder an dieser anhaftend mit der Rückseite (7) der Schicht (3) oder mit der gegebenenfalls auf dieser Rückseite (7) ausgebildeten Klebeschicht (2.2') in Kontakt gebracht und angedrückt werden.
Verbundmaterial mit einer Schicht (3) aus gegebenenfalls wasserdichtem und/oder feuchtigkeitsdichtem Lederfaserwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, – dass die Schicht (3) aus Lederfaserwerkstoff, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schicht (3), einen Anteil an nicht vernetzen Polyacrylaten von 10 bis 20 Gew% besitzt, und – dass die Schicht (3) auf einer Fläche (6) über eine gegebenenfalls mehrlagige Klebeschicht (2; 2.1, 2.2) mit einer gegebenenfalls mehrlagigen Deckschicht (1; 1.1, 1.2) aus einer verfestigten Polyurethandispersion verbunden ist.
Verbundmaterial nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (3) aus Lederfaserwerkstoff auch auf ihrer anderen Fläche (7) über eine gegebenenfalls mehrlagige Klebeschicht (2') mit einer gegebenenfalls mehrlagigen weiteren Deckschicht (1') aus einer verfestigten Polyurethandispersion verbunden ist, wobei gegebenenfalls der Aufbau dieser Kleberschicht (2') und dieser weiteren Deckschicht (1') dem Aufbau dieser Schichten auf der anderen Fläche (6) entspricht.
Verbundmaterial nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Klebeschichten (2, 2') eine Shore A Härte von 20 bis 38 besitzen.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Deckschicht (1, 1') eine Shore A Härte von 65 bis 98 besitzt.
Verbundmaterial nach Anspruch 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, das die Deckschicht (1) mit der mit ihr untrennbar verbundenen Klebeschicht (2) eine Shore A Härte von 65 bis 80 und eine Dichte zwischen 0,9 bis 1,05 g/cm³ aufweist, und dass die Schicht (3) und/oder dass das fertige Verbundmaterial die gleiche oder annähernd die gleiche Shore A Härte und Dichte wie die Deckschicht aufweisen.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schicht (3) aus Lederfaserwerkstoff und/oder in der Klebeschicht (2, 2') und/oder in der Deckschicht (1, 1') flammhemmende Zusätze enthalten sind.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das im Lederfaserwerkstoff enthaltene Polyacrylat nicht vernetzt ist.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (1, 1') über feine offene Zellen verfügt und gegebenenfalls eine Wasserdampfdurchlässigkeit nach DIN EN ISO 20344:2012-6.6 zwischen 0,01 und 0,04 mg/cm² bzw. einer entsprechenden anderen Dimension aufweist.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebeschicht (2, 2') eine jeweilige Gesamtstärke von 0,005 bis 0,06 mm aufweist und/oder dass die Deckschicht (1, 1') mit einer Gesamtstärke von 0,07 bis 0,11 mm ausgebildet ist.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (1, 1') und die Klebeschicht (2, 2') mit einer jeweiligen gemeinsamen Gesamtstärke von 0,08 bis 0,15 mm, vorzugsweise von 0,11 bis 0,15 mm, ausgebildet sind.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, – dass die jeweilige, gegebenenfalls mehrlagige, Deckschicht (1, 1') eine verfestigte Polyurethandispersion oder Polyurethandispersionsmischung mit amorpher Struktur basierend auf aliphatischem Polyester- und/oder Polyether-Polyurethan ist, und/oder – dass die jeweilige Klebeschicht (2, 2') gegebenenfalls aus zwei miteinander vereinigten Schichten (2.1, 2.2; 2.1', 2.2') besteht und dass die jeweilige Klebeschicht (2, 2') mit einer verfestigen Polyurethandispersion oder einer Polyurethandispersionsmischung basierend auf aliphatischem und/oder aromatischen Polyester und/oder Polyether gebildet ist.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 15 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Klebeschicht (2, 2') eine gegebenenfalls aus zwei Schichten gebildeten Schicht einer verfestigten Polyurethandispersion oder Polyurethandispersionsmischung ist und eine Shore A Härte von 20 bis 38 besitzt.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 15 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die gegebenenfalls zweilagige Klebeschicht (2, 2') eine Stärke von 0,005 bis 0,06 mm besitzt.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 15 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an mit isocyanatvernetzten Polyacrylaten in der jeweiligen Klebeschicht (2, 2') bezogen auf das Gesamtgewicht der Klebeschicht (2, 2'), 20 bis 40 Gew% beträgt.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 15 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (1, 1') zwischen 3 bis 10 Vol%, bezogen auf das Gesamtvolumen, Mikrohohlkugeln enthält, deren Hülle aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht und/oder zwischen 1 bis 4 Gew% Mattierungsmittel, wie zum Beispiel TS 100, enthält.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 15 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Deckschicht (1, 1') auf ihrer Oberfläche (8) strukturiert ist bzw. Erhebungen oder Vertiefungen besitzt, wobei gegebenenfalls die Oberfläche (10) der Erhöhungen matter ist als die der Vertiefungen und/oder dass die Oberfläche (10) eine geometrische oder technische Struktur und/oder eine veloursartige Oberfläche (10) aufweist.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 15 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Schicht (3) des Lederfaserwerkstoffes 0,3 mm bis 2,2 mm, vorzugsweise 0,8 bis 1,6 mm, beträgt.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 15 bis 31, dadurch gekennzeichnet, – dass die Schicht (3) aus Lederfaserwerkstoff, auf ihrer eine Deckschicht (1, 1') tragenden Fläche (6, 7) gespalten und/oder fein geschliffen und/oder frei von abstehenden Fasern ist, und/oder – dass die jeweilige Deckschicht (1, 1') 1,5 bis 5 Gew% Silikon, Wachs oder Mischungen daraus enthält.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 15 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Deckschicht (1, 1') eine Shore A Härte zwischen 65 bis 98 und/oder eine Dicke zwischen 0,065 bis 0,11 mm besitzt.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 15 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Lederfaserwerkstoff der Schicht (3) – bezogen auf sein Gesamtgewicht – zwischen 35 bis 45 Gew% zerkleinerte Oberlederstanzabfälle enthält, wobei die Oberlederstanzabfälle mit einer polymeren Zurichtung, vorzugsweise aus Polyurethan, versehen sind, die gegebenenfalls unterschiedliche Farben aufweisen.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 15 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Lederfaserwerkstoff elastomere und thermoplastische Eigenschaften besitzt und/oder eine Shore A Härte zwischen 65 bis 80 besitzt und/oder bei Wärme und Druck bei einer Temperatur zwischen 90 bis 130°C prägbar ist.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 15 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen, untrennbar miteinander verbundenen Schichten der jeweiligen Deckschicht (1, 1') und die Klebeschicht (2, 2') nach ihrer Vernetzung die gleiche oder um maximal 5% abweichend die gleiche Shore A Härte wie die Schicht (3) aufweisen, wobei die Deckschicht (1, 1') und die Klebeschicht (2, 2') eine Shore A Härte von 65 bis 80 aufweisen und die Schicht (3) ebenfalls diese oder eine annähernd gleiche oder um maximal 5% abweichende Shore A Härte-Werte aufweist, d. h., dass das erstellte Verbundmaterial auch dieselbe oder um maximal 5% abweichend Shore A Härte wie die einzelnen Schichten (1, 1'; 2, 2', 3) aufweist.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 15 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (1, 1') im Verbund mit der Klebeschicht (2, 2') eine Dichte zwischen 0,95 und 1,1 g/cm³, abhängig von den jeweiligen, gegebenenfalls vorhandenen, Pigmenten besitzt, wobei die Schicht (3) eine Dichte von 0,9 bis 1,0 g/cm³ hat.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 15 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (3) aus Lederfasermaterial auf einer Fläche (7) mit einem textilen Träger verbunden ist, wobei dieser textile Träger gegebenenfalls aus einem Gewebe oder Gewirke auf Polyesterbasis besteht, welches gegebenenfalls schwerentflammbar ausgebildet ist, und dass der Träger ein Flächengewicht zwischen 40 bis 210 g/m² hat und gegebenenfalls als Futter, z. B. einer Tasche oder eines Schuhs, dient.
Gegenstände, zumindest teilweise hergestellt unter Verwendung eines Verbundmaterials, nach einem der Ansprüche 15 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenstände Taschen, Mappen, Lederwaren, Verkleidungen von Möbeln und Wänden, oder Schuhe sind.