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Zu einem beständigen Gebilde dehnbarer, nicht gewebter, blattförmiger
Werkstoff für Lederersatz, Einwickelmaterial u. dgl. Die Erfindung bezieht sich
auf ein Blattmaterial unter Verwendung von Fasern aus synthetischen linearen Polymeren.
Die Eigenschaften des Blattmaterials stellen eine erwünschte Kombination aus Dehnbarkeit
und hoher Zug- sowie Reißfestigkeit dar, und das Blattmaterialeignet sich insbesondere
als Lederersatz.
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Das Blattmaterial wird gemäß der Erfindung aus 20 bis 85 Gewichtsprozent
zu einer Matte verfilzter (d. h. nicht gewebter), nicht verstreckter, aber
orientierbarer Fasern aus einem synthetischen Linearpolyrner, die nicht unterhalb
100' C schmelzen, sowie aus 85 bis 15 Gewichtsprozent eines
dehnbaren polymeren Bindemittels hergestellt. Nach einer besonderen Ausführungsform
der Erfindung besteht dhs Blattmaterial aus 30 bis 7011/u verfilzter, nicht
verstreckter, aber kalt verstreckbarer Fasern aus einem synthetischen Lintarpolymer
sowie- 70 bie 300/9 eines dehnbaren polymeren Bindernittels.
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Es wurde gefunden, daß das oben gekennzeichnete Blattmateria,1 überraschenderweise
eine hohe und dauernde Dehnbarkeit besitzt, ohne zum Zusammenziehen zu neigen. Dieses
Blattmaterial hat die überragende Fähigkeit, sich bleibend in irgendeine gewünschte
Form bringen zu lassen, ohne daß es sich zusammenzieht, d. h., es behält
die gewünschte Foim, in die es gebracht wurde, bei. Es hat ferner eine außergewöhnliche
Schl-agzähigkeit. Diese Eigenschaften machen es für -die Verwendung von z. B. Zehenkappen
für Schuhe, Einwickelmaterial u. dgl. äußerst wertvoll.
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Werkstoffe, die als Lederaustauschstoffe Verwendung gefunden haben,
wie Lederfaserstoffe und Ledervließkunstleder, sind an sich bekannt. Man hat die
erstgenannten z. B. aus Ltderfasern und Cellulosefasern unter Mitverwendung von
Kunststoffen z. B. in Form voll Ernulsionen als verfestigende Bindemittel erzeugt.
In jüngerer Zeit ist vor allem die Arbeitsrichtung weiterverfolgt worden, nach der
Lederatistauschprodukte unter Verwendung s-aufähiger C--Iltilosevliese oder Baumwoll-
bzw. Zellwollvliese als Trägermaterial erzeugt werden. Auch hat man bereits für
die Herstellung von solchen Werkstoffen dehnbare polymere Bindemittel sowie Fasern
aus synthetischen Linearpolyrneren, wie Polyamidfasern, ver-wendet. jedoch ist bisher
nicht die Lehre vermittelt worden, hierfür Matten verfilzter, nicht verstreckter,
aber orientierbarer Fasern aus synthetischen Linearpolymeren als Trägerma-terialien
züi verwenden. Gerade die Verwendung solchen Trägermaterials ergibt Erzeugnisse,
die die vorstehenden Vorteile- all-ein aufweisen. Dies ist auch ohne weiteres zu
verstehen, da bekanntlich durch das Kaltstrecken solche Linearpolymere unelastisch
gedehnt werden und im allgemeinen in dieser Form anw--endungstechnische Verwendung
finden. Solche Fasern besitzen jedoch nur noch eine geringe Dehnbarkeit -und können
demnach nicht Werkstoffe der Eigenschaften ergeben, die die Erzeugnisse gemäß Erfindung
auszeichnen.
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Das Blattmaterial gemäß der Erfindung kann hergestellt werden, indem
man die nicht verstreckten (d. h. nicht orientierten), a:ber orientierbaren
Fasern aus synthetischen Linearpolym-eren in Form einer nicht gewebten Matte, einer
Schicht oder eines Filzes auf irgendeine Weise mit dem dehnbaren polymeren Bindemittel
in innigen Kontakt bringt, z. B. durch Imprägnieren der Matte mit einer Lösung oder
Dispersion des Bindemittels oder durch einfaches Vermischen in den Fällen, in denen
das polyrnere Bindemittel in Form von Fasern oder Teilchen verwendet wird, und anschließend
das Produkt auf den gewünschten Grad verfestigt, entweder dur ' ch Wärm---oder
durch Lösungsmittelbehandlutig, vorzugsweise unter Druck. Man kann das Blattmaterial,
wenn. es undurchlässig sein soll, auch herstellen, indem man eine nicht gew-ebte
Fasermatte mit_ dem polymeren Bindemittel in Form eines fortlaufenden -Blattes (Folie)
vereinigt, wobei die Verfestigung wie zuvor entweder durch Wärme- oder durch Lösungsmittelbehandlung
und vorzugsweise unter Druch: ausgeführt wird.
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Die nicht gewebten Fasermatten, die zur Herstellung des Biattmaterials
verwendet werden, können
nach geeigneten bekannten, Methoden hergestellt
werden.
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Das Blattniaterial kann auch so hergestellt werden, daß es in allen
Richtungen gleichmäßig dehnbar ist, ZD Z>
was von dem Grad der Ordnung der
in ihm enthaltenen Strukturfasern abhängt.
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Das Blattmaterial kann als durchlässiges oder undurchlässiges Produkt
erhalten werden, was von dem ,Grad der bei Herstellung bewirkten Verfestigung abhängt.
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Das durchlässige Blattmaterial stellt eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung dar, da es sich besonders gut zum Austausch von Leder eignet, wobei
ihm seine außergewöhnlich hohe Zug- und Reißfestigkeit eine besondere Bedeutung
verleihen. Auf Grund ihrer verbesserten lederartigen Eigenschaften, insbesondere
ihres Atmungsvermögens, und der hohen Zug- und insbesondere hohen Reißfestigkeit
werden diejenigen durchlässigen, lederartigen Produkte gemäß der Erfindu#ng bevorzugt,
die in gleichmäßiger Verteilung ein Volumen untereinander verbundener Hohlräumeenthalten.
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Zur Erzielung ein-er größeren Zähigkeit und Verschleißfestigkeit des
Blattmaterials, gleichgültig ob durchlässig oder undurchlässig, verwendet man als
dehnbares polymeres Bindemittel vorzugsweise ein Polymeres, das von dem für die
Strukturfasern verwendeten synthetischen Linearpolymer chemisch verschieden und
mit demselben nicht verträglich ist. Solche Bindemittel sind dadurch gekennzeichnet,
daß sie in einer Schmelze mit dem für die Strukturfasern verwendeten Polymer nicht
verträglich sind. Durch Verwendung chemisch ähnlicher pelymerer Bindemittel erhält
man Produkte mit einer vergleichsweise ungenügenden Zähigkeit und Biegsamkeit. Ferner
soll das polymere Bindemittel, wenn,die Verfestigung durch Wärmeeinwirkung erfolgt,
zumindest 10', vorvorzugsweise .100' C oder mehr, unterhalb der Erweichungs-
oder Verformungstemperatur der Strukturfasern des Blattmaterials schmelzen, damit
die Strukturfasern nicht geschädigt werden. Zu den ge-
eigneten polymeren
Bindemitteln gehören Polymere, z. B."Polyäthylen, Polypropylen, Polyisobutylen,
Polybuten-2, Polyisopren, Polyvinylohlorid, Dichlorbutadien-2,3, Polyvinylacetat
sowie Mischpolymerisate aus Butadien--Styrol, Tetrafluoräthylen-Äthylen und Vinvlenlorid-Vinylacetat,
wobei die Vinylidenpolymere und -copolymere, einschließlich der Monoene und Diene,
am meisten bevorzugt werden; ferner synthetische Kondensationsprodukte, die am Faserbestandteil
chemisch unähnlich sind, und Naturprodukte und modifizierte Naturprodukte, z. B.
Celluloseaoetat und Cyanäthvlcellulose.
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Unter »orientierbar« ist liinsichtlich der Strukturfasern die Erscheinung
zu verstehen, daß in synthetischen linearen hochmolekularen Polymeren bei
Zug
die ungeordneten molekularen Bereiche dazu neigen, sich parallel zueinander
zu ordnen. Zu den nicht verstreckten, aber orientierbaren Fasern-, die sich für
die Erfindung eignen, gehören sowohl die Polymerisate wie auch die Kondensationsprodukte.
Fasern aus bestimmten hochmolekularen Polymeren vom Vinylidentyp, wie Polyäthylen,
Polymere und Copolymere der a-Miethylencarbonsäuren und Derivate und Vorläufer derselben,
einschließlioh -Copolymerer mit anderen ein-er Additionspolymerisation zugänglichen
Monomeren, z. B. Acrylnitrilpolymer-e und -copolymere, sind brauchbar.
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Als Strukturfaserbestandteil verwendet man vorzugsweise die -nicht
verstreckten, aber orientierbaren Fasern aus den synthetischen linearen Kondensationsharzen,
z. B. die Polyamide, Polyester, Polyesteramide oder Gemische derselben, wie die
Polyamide aus zweibasischer Säure und Diamin- oder Aminosäuren, die Polvester aus
zweibasischer Säure und Diol oder Oxysaure oder die gemischten Polyester-Polvamid-Produkte,
wie sie dem Fachmann bekannt sind. Besondere Beispiele für solche Kondensationsprodukte
sind Polytetramethylensebacamid, Polyäthyl,-nterephthalamid, Polydodecam-ethylenadiparnid,
PO1Y-D- oder -L- oder -DL-Alanin, POIY-D-, -L- oder -DL-Leucin, Poly-E-Aminocapronsäti-re,
Polydodecamethylenadipat, Polyäthylensebacat, Polyhexainethylenoxalat, POly-D- oder
-L- oder -DL-Milchsäur.e, Poly-D- oder -L- oder DL-Malidelsäure und Polye-ox3.-caproilsäure.
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Die Länge der Strukturfasern kann 0,25 mm bis 20 cm oder mehr
betragen. Alle Abarten des Blattmaterials gernäß,der Erfindung zeigen, ungeachtet
der Länge der Strukturfasern, eine verbesserte Dehnbarkeit, Biegsamkeit und Schlagzähigkeit.
Man bevorzugt jedoch dasjenige Blattmaterial mit außergewöhnlicher Zähigkeit, das
aus Fasern von nicht mehr als 3,8, vorzugsweise nicht mehr als
1,3 cm Länge hergestellt ist. Ferner kann dieses bevorzugte Blattmaterial
auf wirtschaftlicher Weise hergestellt ,verden, da diese kurzen Fasern nach der
Technik der Papierherstellung und der Luftblastechnik gehandhabt werden können.
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Die Strukturfasern in dem Blattmaterial gemäß der Erfindung sollen
unter den Bedingungen, unter denen dasselbe verwendet wird, orientierbar sein. Vorzugsweise
verwendet man nicht verstreckte Strukturf asern, die kalt verstreckt werden können.
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Die nachfolgenden Beispiele, in denen, wenn nicht anders angegeben,
Teile Gewichtsteile bedeuten, dienen der Erläuterung besonderer Ausführungsformen
der Erfindung.
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In den Beispielen entspricht die Dauerbiegefestigkeit nach Schiltknecht
der Anzahl von Biegungen, der ein-, Probe des lederartigen Blattes in der Schiltknecht-Biegemaschine
ausgesetzt werden kann, bevor an der Oberfläche eine Rißbildung auftritt. Die Weiterreißfestigkeit
wird in g angegeben und ist ein Maß der Kraft, die notwendig ist, um einen
in dem zu prüfender, Material vorhandenen Riß fortzusetzen. Die angegebenen Werte
stellen Durchschnittswerte dar, die nach dem ASTM-Verfahren D-39-39 unter
Verwendung des Modell-TTB-Prüfgerätes, das von der Instron Engineering Corporation
hergestellt wird, gewonnen wurden. Die Zugfestigkeit wird in kg/cm2 angegeben und
stellt die maximale Belastbarkeit der Probe dar, wenn dieselbe in dem gleichen Prüfgerät
einer linearen Dehnungsbeanspruchung in der Ebene des Probestreifens unterworfen
wird. Dehnungswerte werden in 14 der ursprünglichen Länge angegeben; sie
werden bei der gleichen Prüfung gewonnen und stellen die maximale Verlängerbarkeit
des Prüfstreifens dar. Der Modul, der gleichfalls mit demselben Prüfgerät nach dem
ASTM-Prüfverfahren D-638-46T bestimmt wird, wird in -kg/CM2 ausgedrückt und stellt
den Elastizitätsmodul unter Spannung, z. B. die Steifheit, dar. Ein höher-er Modul
zeigt eine steifere Membran an.
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Beispiel 1
Eine Dispersion von 4,1 Teilen nicht verstreckter
Polyhexamethylenadipamid-Stapelfasern von 1,3 cm Länge und einem Titer von
9,1 den/Faden in 16000 Teilen Wasser, das etwa 0,5 Teile eines
Alkylarylpolyätherdispergiermittels
des Handels enthält, wird nach der Technik der Papierherstellung in eine Matte geformt,
indem man die Dispersion auf ein Drahtnetz von solchen Abmessungen ablagert, daß
ein Fasergewicht von etwa 203,4g/rn2 erhalten wird. Die entstehende Matte wird nach
Trocknung mit einer weiteren derartigen Matte übereinandergeschichtet; diese Schichtmatte
wird mit einer Lösung von 8,2 Teilen eines 100: 60-Pc>Iyvinylclilorid-Dioctylphthalat-Gemisches
in einem 104,3 :2,5-Tetrahydroftiran-Dimethvlformamid-Mischlösungsmittel imprägniert,
um ein i#aser-Bindemittel-Verhältnis von 49: 51
zu erhalten. Die frisch imprägnierte
Schichtmatte wird koaguliert, indem man sie in Wasser taucht, dann trocknet und
10 Minuten bei 160' C unter einem Druck von llkg/CM2 preßt, wobei
man Abstandsstücke verwendet, um eine vollständige Verfestigung zu verhindern. Nach
Spalten erhält man auf diese Weise einen 1,22mm dick-en, zähen, durchlässigen, lederartigen
Film mit einer »Fleisch.«- und einer »Korn«-Seite und einem Hohlraumvolunien von
511/o. Der Film hat eine Zugfestigkeit von 105,61-,g/cm2, eine Dehnung von 14311h,
einen Modul von 544,9 kg/en,2, eine Weiterreißfestigkeit von 16,99g/g/m? und eine
Datierbiegefestigkeit nach Schiltknecht von 11000000. Im Gegensatz hierzu
hat ein ähnlicher, durchlässiger, lederartiger Film, der in der gleichen Weise unter
Verwendung verstreckter Polyhexamethylen#adipamid-Stapelfasern von 3 den/Faden
hergestellt wird, eine Zugfestigkeit von 128,41,g/CM2. eine- Dehnung von nur 19%,
einen Modul von 1115,1ka/CM2, eine Weiterreißfestigkeit von nur 9,9 g/g/1n2
und eine Dauerbiegefestigkeit nach S ch i 1 tkn echt von nur etwa
1000 000.
Beispiel 2 Man scheidet nicht verstrecktes Polyhexamethylenadipamidgarn
auf Faserlängen von 5,1 -bis 6,4 cm und öffnet und preßt dann die geschnittenen
Fasern unter einem Druck von 210,9 kg/cm2 zu einem Ballen. Der entstehende
Ballen wird aufgebrochen und erneut zu einem Ballen gepreßt, wiederum aufgebrochen
und nochmals zu einem Ballen gepreßt. Nach der üblichen Wollkardiertechnik werden
dann aus den nicht verstreckten Fasern von 5,1 bis 6,4 cm Länge nicht
ge-
webte, Matten hergestellt und mit Polyäthylenfilmen zu einem Schichtkörper
vereinigt, der gleiche Teile an den nicht verstreckten Polyhexamethylenadipamidfasern
und Polyäthylen enthält. Der Schichtkörper wird auf 140' C vorerhitzt und
dann bei dieser Temperatur 4 Minuten unter einem Druck von 70,3 kg/cm2 verpreßt.
Das entstehende, undurchlässige, nicht gewebte, geschichtete Blattmaterial ist 0,481
mm dick, wiegt 392,9 g/M2, hat eine Dehnung von 225 % und eine Reißfestigkeit
von 77,6 g/g/M2 (bestimmt nach dem ASTM-Prüfverfahren D 39-49). Unter
gleichen Bedingungen hat ein Schichtkörper von 0,356mm Dicke, der auf gleiche Weise
hergestellt ist, aber 70 1/o an den nicht verstreckten Polyhexamethylenadipamidfasern
und 301/o an Polyäthylen enthält, ein Flächengewicht von 313,3 gim2, eine
Dehnung von 193 % und eine Reißfestigkeit von 97,6 g/g/M2. Im Gegensatz
hierzu hat ein ähnlicher Schichtkörper, der 53 1/o verstreckte Polyhexametilylenadipamidfasern
von vergleichbaren Längen und 47 Ve des Äthylenpolymeren enthält, eine Dehnung von
nur 7311/o.
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Wenn der Bindemittelbestandteil auf die Fasermatte in Form fortlaufender
Filme aufgebracht und dann das Verbundmaterial durch Lösungsmittel- oder Wärmebehandlung
unter Überdruck ganz oder teilweise verfestigt wird, erhält man die undurchlässigen
Produkte gemäß der Erfindung. Um durchlässiges Blattmaterial zu gewinnen, muß der
Bindemittelbestandteil in der Fasermatte vor der Verfestigung in einem diskontinuierlichen
oder dispersen Zustand enthalten sein. Bei der bevorzugten thermischen Verfestigung
sowohl der durchlässigen wie der undurchlässigen Produkte kann man flache Platten-
oder Walzenpressen verwenden, in welchen ein Muster eingeschnitten oder erhaben
ausgearbeitet sein kann, das auf das Produkt übertragen wird, z. B. ein Korn oder
ein Webrauster, um dem Produkt auf diese Weise ein leder- bzw. tuchartiges Aussehen
zu geben.
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Die Produkte können gefärbt werden, und zwar entweder nach Fertigstellung
oder, vorzugsweise, indem man bei ihrer Herstellung vorgefärbte oder vorpigmentierte
Strukturfasern verwendet und/oder in den Bindemittelbestandteil Farbstoffe oder
Pigmente einverleibt. Die nach diesen bevorzugten Methoden hergestellten Produkte
sind durch und durch gleichmäßig gefärbt, was insbesondere im Falle der durchlässigen
lederartigen Produkte vorteilhaft ist, die anders als gefärbtes Naturleder bei Abtreten
oder Abrieb keine merklichen oder unerwünschten Farbänderungen zeigen.