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Verfahren zur Herstellung eines porösen atmenden Kunstleders aus zwei
oder mehreren Schichten in Plattenformen Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung
von Lederaustauschstoffen, insbesondere auf Lederaustauschplatten, die eine außergewöhnliche
Widerstandsfähigkeit gegen Fusseln durch Verkratzung oder Ab-
rieb besitzen.
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In den letzten Jahren sind verschiedene Arbeitsweisen zur Herstellung
von Lederaustauschstoffen entwickelt worden, die nicht nur das Aussehen von Leder
haben, sondern auch zu atmen vermögen. Wenn man die Wasserdampfdurchlässigkeit dieser
Lederaustauschstoffe mit derjenigen von echtem Leder vergleicht, so zeigt sich,
daß dieselbe in vielen Fällen derjenigen von aus echtem Leder hergestellten Schuhoberteilen
überlegen ist. Ferner ermöglicht die Anpassungsfähigkeit dieser Arbeitsmethoden
ein Ab-
stimmen der Stoffe auf bestimmte Verwendungszwecke, d. h. die
Herstellung eines Produktes von der erwünschten Wasserdampfdurchlässigkeit, Zerreißfestigkeit,
Weichheit usw. Solche Produkte wie auch Verfahren zur Messung der Wasserdampfdurchlässigkeit,
sind z. B. in der deutschen Auslegeschrift 1010 945 und in der deutschen
Patentschrif t 1014 517
des Erfinders beschrieben. Nach diesen vor
kurzem entwickelten Verfahren zur Herstellung von Lederaustauschstoffen werden jedoch
keine Produkte erhalten, die bei Verkratzen oder Abrieb eine genügende Widerstandsfähigkeit
gegen Fusseln besitzen.
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Die neuen erfindungsgemäß hergestellten verbesserten Lederaustauschstoffe
von außergewöhnlicher Widerstandsfähigkeit gegen ein Fusseln der Oberfläche bei
Abrieb bestehen aus einem fasrigen Strukturmaterial, das im wesentlichen gleichmäßi
'g in einem organischen polymeren Bindemittel verteilt ist, und weisen längs
des fasrigen Strukturmaterials Mikroporen auf und sind dadurch gekennzeichnet
' daß eine oder beide Oberflächen des Materials von einer porösen Oberflächenschicht
bedeckt sind, die faserfrei ist und vorzugsweise ein von dem genannten Bindemittel
unterschiedliches polymeres Material enthält.
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Die neuen Kunstleder können gemäß der Erfindung hergestellt werden,
indem man z. B. der Oberflächenschicht Fasern einverleibt, die in einem Lösungsmittel
löslich sind, welches ein «,\Tichtlösungsmittel für die Strukturfasern und das Bindemittel
der Platte darstellt, und diese Fasern anschließend durch Behandlung mit einem Lösungsmittel
entfernt.
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Die porenbildenden Fasern werden vorteilhaft in Mengen von
5 bis 251/o, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fasern in der Platte, verwendet.
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Die verbesserten Lederaustauschstoffe können daher nach folgendem
Verfahren hergestellt werden: Man stellt eine fasrige, im wesentlichen wasserdampfundurchlässige
Platte her, die aus einer Grundlageschicht gleichmäßig dispergierter Strukturfasern
und einer Oberflächenschicht gleichmäßig dispergierter löslicher porenbildender
Fasern, die keine Strukturfasern enthält, besteht. Die porenbildenden Fasern sind
in einem Lösungsmittel löslich, das ein Nichtlösungsmittel für die Strukturfasern
darstellt, und die Schichten sind mit einem thermoplastischen, weichen, elastomeren
polymeren Bindemittel imprägniert. Diese Verbundplatte wird einer Behandlung unterworfen,
um die Strukturfasern vom Bindemittel loszulösen und die löslichen porenbildenden
Fasern herauszulösen. Hierdurch erhält man eine wasserdampfdurchlässige Platte aus
polymerem Bindernittel mit einer porösen, von Strukturfasern freien Oberflächenschicht
und einer Grundlageschicht, welche Strukturfasern enthält und von angrenzenden Kanälen
durchsetzt ist. Die Poren der Oberflächenschicht sind im allgemeinen mit den Poren
der darunterliegenden Schicht direkt verbunden.
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Unter »angrenzenden Kanälen« ist in bezug auf die miteinander verbundenen
Poren, die in den faserverstärkten Schichten der Lederaustauschplatten gemäß der
Erfindung gebildet werden, zu verstehen, daß die Kanäle oder Poren unmittelbar an
die Strukturfasern angrenzen. Es sei betont, daß die Poren oder Kanäle nicht unbedingt
vollkommen ringförmig sind, d. h., die Strukturfaser ist von dem sie umgebenden
polymeren
Bindemittel nicht unbedingt vollständig losgelöst. In
einigen Fällen kann sich z. B. eine Pore oder Kapillare spiralförmig der Länge nach
um eine Faser herum erstrecken, während andererseits die Kapillare, die durch das
Loslösen der Faser von dem umgebenden polymeren Bindemittel gebildet wird, die Form
eines Haarspaltes annehmen kann, der im wesentlichen parallel einer Strukturfaser
und unmittelbar an diese angrenzend verlaufen kann.
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Die Bildung der angrenzenden Kanäle in der Grundlageschicht durch
Loslösung der Strukturfasern von dem polymeren Bindemittel kann mit jedem geeigneten
Mittel erfolgen. So kann man bei Verwendung verhältnismäßig nicht dehnbarer Strukturfasern
und eines polymeren Bindemittels, das gegenüber den Strukturfasern dehnbar ist,
durch Streckung der Platte in einer oder beiden Richtungen erreichen, daß die eingebetteten
Fasern von dem polymeren Bindemittel losgelöst und nach Wegfall de# Streckkräfte,
d. h. Entspannung, in der Platte angrenzende Kanäle gebildet werden. Ein
derartiges Verfahren ist in der deutschen Auslegeschrift 1010945 beschrieben.
Gemäß dieser Auslegesehrift wird zunächst eine im wesentlichen wasserdampfundurchlässige
zusammengesetzte Platte hergestellt, indem man ein nicht gewebtes Faserblatt aus
im wesentlichen wasserdampfundurchlässigem und im wesentlichen nicht dehnbarem Material
mit einem im wesentlichen wasserdampfundurchlässigen, verhältnismäßig dehnbaren
polymeren Bindemittel imprägniert, und zwar mit etwa 30 bis 70,111o, bezogen
auf das Gesamtgewicht der Fasern und des polymeren Bindemittels, und dann die zusammengesetzte
Platte streckt, um sie wasserdampfdurchlässig zu machen. Im allgemeinen beeinflußt
das Ausmaß der Streckung in einer oder zwei Richtungen und die Größe der Haftfestigkeit
zwischen Faser und Bindemittel die Größe der an die Fasern angrenzenden gebildeten
Kanäle oder Poren, d. h. das Ausmaß, in dem die Kanäle eine vollständig ringförmige
Form erhalten.
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Auch durch das Quellen und Entquellen (Schrumpfen) von Strukturfasern
in einer faserverstärkten Polymerenplatte oder -film werden die eingebetteten Fasern
von dem polymeren Bindemittel losgelöst, d. h., die Haftung zwischen Fasern
und Bindemittel wird aufgehoben. Auch hierdurch werden in der Platte miteinander
verbundene angrenzende Kanäle oder Poren gebildet. Die Quellungs-Entquellungs-Behandlung
ist in der deutschen Patentschrift 1014 517 beschrieben. '.\7ach diesem
Verfahren werden in Flüssigkeiten quellbare Strukturfasern und ein weiches, anfänglich
thermoplastisches polymeres Bindemittel von einer Erweichungstemperatur unterhalb
jener der Fasern unter Bildung einer Ausgangsplatte miteinander verbunden. Diese
Tafel wird bei einer Temperatur oberhalb der Erweichungstemperatur des Bindemittels
und unterhalb derjenigen der Fasern heißverpreßt. Man erhält dadurch eine im wesentlichen
undurchlässige Verbundplatte, tränkt diese bei einer Temperatur zwischen den Erweichungstemperaturen
von Bindemittel und Fasern mit einer Flüssigkeit, in der die Fasern quellen, und
trocknet sie danach bei einer Temperatur, -welche die Erweichungstemperatur des
Bindemittelpolymeren nicht überschreitet und gewöhnlich unterhal# derselben liegt.
Das Ausmaß, in welchem die angrenzenden Kanäle oder Poren in der Platte eine vollständig
ringförmige Form erreichen, hängt in der Hauptsache von dem Ausmaß der Ouellung
der Fasern und von der Stärke der Haftung zwischen Fasern und Bindemittel ab. Es
ist manchmal wirksamer, eine faserverstärkte Platte einer kombinierten Quellungs-Entquellungs-und
Streckbehandlung zu unterwerfen, um die Bindung zwischen Fasern und polymerem Bindemittel
aufzuheben, als nur eine Streckung oder Oaellung und Entquellung allein durchzuführen,
da durch eine solche kombinierte Behandlung in der Platte ein größeres Hohlraumvolumen
entsteht, d. h. die gebildeten angrenzenden Kanäle oder Poren eine stärker
ringförmige Form annehmen, als wenn sie durch alleiniges Strecken oder Quellen-Entquellen
gebildet werden.
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Wie oben festgestellt, können die Lederaustauschplatten gemäß der
Erfindung vorteilhaft hergestellt werden, indem man zunächst aus einem mit Strukturfasern
verstärkten Polymeren eine im wesentlichen wasserdampfundurchlässige verdichtete
Platte herstellt, die Oberflächenschichten aufweist, welche gleichmäßig verteilt
porenbildende Fasern, aber keine Strukturfasern enthalten, danach diese Platte streckt
und bzw. oder mit einer Flüssigkeit tränkt, in welcher die Fasern quellen, und schließlich
die löslichen porenbildenden Fasern aus den Oberflächenschichten extrahiert.
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Unter »im wesentlichen wasserdampfundurchlässig« ist in bezug auf
die Ausgangsverbundplatte (d. h. die Platte vor der Behandlung) zu verstehen,
daß dieselbe eine Wasserdampfdurchlässigkeit von weniger als 1000 g/100 M2/Stunde
hat, gemessen bei 23' C und 90% relativer Feuchtigkeit. Für jede beliebige
Kombination verhältnismäßig dehnbarer und verhältnismäßig nichtdehnbarer, für das
Verfahren gemäß der Erfindung geeigneter Stoffe gilt allgemein, daß die Wasserdampfdurchlässigkeit
der Ausgangsverbundplatte im wesentlichen nicht größer als jene einer homogenen
Platte aus dem verhältnismäßig dehnbaren oder dem verhältnismäßig nichtdehnbaren
Material ist, welches auch immer die höhere Wasserdampfdurchlässigkeit besitzt.
Gewöhnlich liegt - vorausgesetzt, daß die Ausgangsverbundplatte so hergestellt
wird, daß sie im wesentlichen keine Hohlräume enthält - die Wasserdampfdurchlässigkeit
einer solchen Platte in der Mitte zwischen der Durchlässigkeit homogener Platten
aus den beidenHatiptbestandteilen. Tatsächlich ist die Wasserdampfdurchlässigkeit
der verdichteten, im wesentlichen wasserdampfundurchlässigen Ausgangsplatten, die
nach dem Verfahren gemäß der Erfindung in durchlässige Platten umgewandelt werden,
nicht nur deshalb niedrig, weil die Platte durch Heißverpressung verdichtet wird,
sondern auch auf Grund der Dicke der Platten, die sich zur Umwandlung in Lederaustauschstoffe
eignen, d. h., die Ausgangsplatten haben gewöhnlich eine Stärke von
0,381 bis 1,27 nirn, und homogene Platten sowohl aus dem polymeren
Bindemittel wie auch der Strukturfaser, deren Dicke in diesem Bereich liegt, haben
gleichfalls eine niedrige Wasserdampfdurchlässigkeit. Normalerweise liegt die Wasserdampfdurchlässigkeit
merklich unter 1000 und ist in keinem Falle größer.
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Die Verfahren zur Herstellung der Lederaustauschstoffe gemäß der Erfindung
und die Struktur dieser Stoffe werden in den Zeichnungen erläutert. In diesen zeigt
Fig. 1 schematisch ein Verfahren zur Herstellung der Lederaustauschplatten
durch Strecken einer heißverpreßten Platte aus Strukturfasern, einem polymeren Bindeinittel
und zweckentsprechend verteilten, d. h. in einer Oberflächenschicht angeordneten
löslichen porenbildenden Fasern und durch anschließende Extraktion der porenbildenden
Fasern,
Fig. 2 schematisch die bei einer anderen Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der Erfindung notwendigen Stufen, bei der gleichzeitig oder
getrennt die Strukturfasern gequollen und die zweckentsprechend, d. h. in
einer Oberflächenschicht angeordneten porenbildenden Fasern durch Eintauchen der
Ausgangsplatte in eine Flüssigkeit extrahiert werden, und anschließende Entquellung
der Strukturfasern, indem man die erhaltene Platte zur Entfernung von Flüssigkeit
aus den Strukturfasern trocknet, und Fig. 3 schematisch eine Reihe von Stufen
zur Herstellung der Lederaustauschstoffe gemäß der Erfindung, und zwar zunächst
die Herstellung der im wesentlichen undurchlässigen, verdichteten Ausgangsplatte,
die dann wahlweise durch kombinierte Streck-und Extraktionsbehandlung oder Quellungs
- Entquellungs- und Extraktionsbehandlung porös gemacht wird.
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Die in den Zeichnungen dargestellten Querschnitte von typischen Aufbauten
und Platten (in verschiedenen Stufen) stellen nur eine Mindeststruktur dar. So stellt
A in Fig. 1 die Zusammensetzung dreier wesentlicher Schichttypen
dar, nämlich eine Schicht von porenbildenden Fasern (Schicht 6), eine Schicht
des polymeren Bindemittels (Schicht 4) und eine Schicht von Strukturfasern (Schicht
2). Die Stärke dieser Schichten kann beträchtlich schwanken, was von der Dicke abhängt,
die die fertige Lederaustauschplatte haben soll. Andererseits kann man die Ausgangsplatte
aus beliebig vielen weiteren, abwechselnd aufeinanderfolgenden Schichten von polymerem
Bindemittel und Strukturfasern aufbauen, wie in den nachfolgenden Beispielen beschrieben
wird.
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Die Natur der fasrigen Ausgangsplatte, d. h. die relative Lage
und Verteilung der Struktur- und der porenbildenden Fasern, bestimmt die Eigenschaften
der fertigen Lederaustauschstoffe. Ein aus wesentlichen Bestandteilen bestehender
Aufbau oder Schichtgebilde ist in Fig. 1 mit A bezeichnet. Eine Schicht
aus Strukturfasern 1, z. B. Polvamidfasern, bildet hier die untere Schicht
2. Auf diese Matte oder Platte aus nicht gewebten Fasern wird eine homogene
Platte aus einem polymeren Bindemittel 3. - die Schicht 4 -,
z. B.
ein Gemisch aus Polyäthylen und Polyisobutylen (50 -.50) aufgebracht. Schließlich
wird auf das Schichtgebilde die Schicht 6 aufgebracht, die nur aus porenbildenden
Fasern besteht. Der Aufbau kann natürlich aus einer Mehrzahl von Schichten jeder
Art bestehen, solange nur die angegebene Verteilung von Struktur- und porenbildenden
Fasern beibehalten wird. In Verfahrensstufe 1 wird das Schichtgebilde zwischen
zwei Schichten aus in der Wärme nicht klebendem Zellglas, z. B. Cellophan (nicht
eingezeichnet), gebracht und bei einer solchen Temperatur heißverpreßt, daß das
polymere Bindemittel zum Fließen kommt und die fasrigen Bestandteile gründlich tränkt,
aber die Fasern nicht irgendwie merklich geschmolzen oder verlagert werden. Die
entstehende verdichtete Struktur B stellt einen Film oder eine Platte des polymeren
Bindemittels dar, das mit Strukturfasern verstärkt ist und die Oberflächenschichten
besitzt, welche porenbildende, aber keine Strukturfasern enthält. In Stufe 2 wird
die Platte B in einer oder zwei zueinander senkrechten Richtungen gestreckt, wobei
sie in der betreffenden Richtung um 10 bis 50% gedehnt wird. Diese Streckung wird
nach dem Verfahren gemäß der deutschen Auslegeschrift 1010945 ausgeführt.
Der faserverstärkte Film C ist durch die Streckbehandlung porös geworden,
und im Film haben sich an die Fasern angrenzende miteinander verbundene Kanäle oder
Poren 7 gebildet. In Film C enthält die obere Fläche aber noch die porenbildenden
oder extrahierbaren Fasern. Hierdurch würde bei Ab-
rieb die Oberfläche dieses
Stoffes fusseln, da die Fasern an, der Oberfläche durch die Abriebwirkung unter
Bildung von Fusseln aufgerichtet würden. Man extrahiert daher in Stufe
3 aus der Oberfläche der porösen Platte C die parenbildenden Fasern, wodurch
in der Oberflächenschicht Poren 8 gebildet werden. Es muß betont werden,
daß diese Extraktion im Gegensatz zu der Extraktion löslicher Fasern aus einer faserverstärkten
Platte, die über ihren gesamten Querschnitt lösliche Fasern enthält, verhältnismäßig
schnell ausgeführt werden kann, da das Lösungsmittel schnell in die dünnen Oberflächenschichten
eindringt, welche die löslichen Fasern enthalten. Ferner wird durch die Streckung
der Platte vor der Extraktion das schnelle Eindringen des Lösungsmittels erleichtert.
Der Körper D stellt also einen porösen faserverstärkten Polymerenfilm dar,
der poröse faserfreie Oberflächenschichten ohne Fasern aufweist.
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Fig. 2 erläutert ein anderes Verfahren zur Herstellung der
Stoffe gemäß der Erfindung. A stellt, wie in Fig. 1, ein Schichtgebilde
oder Aggregat der wesentlichen Bestandteile dar, Schicht 2 ist eine nichtgewebte
fasrige Matte aus einer Strukturfaser 1, z. B. Polyamidfaser. Schicht 4 ist
ein homogener Film aus einem polymeren Bindemittel 3, z. B. Polyäthylen oder
ein Schmelzgemisch von Polyäthylen und Polyisohutylen. Schicht 6 ist eine
nichtgewebte fasrige Matte aus extrahierbaren oder porenbildenden Fasern
5, hier z. B. Polyvinylalkohol. Das Schichtgebilde A wird dann wie
in Stufe 1 gemäß Fig. 1 heißverpreßt, damit das polymere Bindemittel
das von Struktur- und porenbildenden Fasern gebildete Gitter umfließt und diese
Fasern tränkt. Die verdichtete Platte B ist ein undurchlässiger, d. h. gegen
Wasserdampf und Luft im wesentlichen undurchlässiger Polymerenfilm, der mit Strukturfasern
verstärkt ist und dessen Oberflächenschicht extrahierbare porenbildende Fasern enthält.
In Stufe 2 wird die verdichtete Platte B bei einer Temperatur oberhalb der Erweichungstemperatur
des polymeren Bindernittels in ein heißes flüssiges Medium getaucht, z. B. heißes
Wasser, wenn die porenbildenden Fasern aus Polyvinvlalkohol bestehen. Dieses Medium
quillt die Strukturfasern und extrahiert die porenbildenden Fasern aus der Oberflächenschicht.
C zeigt den Zustand der getränkten Platte unmittelbar nach ihrer Entfernung
aus dem heißen flüssigen Medium; die Oberflächenschicht ist porös (Poren
8), d. h. von porenbildenden Fasern frei, und die Strukturfasern im unteren
Teil der Platte sind durch das absorbierte Wasser gequollen. Ferner ist das polymere
Bindemittel durch die Tränkung mit einem flüssigen Medium bei einer Temperatur oberhalb
seiner Erweichungstemperatur beträchtlich erweicht, In Stufe 3 wird das flüssige
Medium aus den Strukturfasern durch Trocknen bei einer Temperatur unterhalb der
Erweichungstemperatur des polymeren Bindemittels entfernt. Das entstehende Produkt
D- ist durch die Entquellung der gequollenen Strukturfasern, durch welche an die
Strukturfasern angrenzend Kanäle oder Poren 7 gebildet werden, durch und
durch porös. D zeigt also einen porösen faserverstärkten Polymerenfilm mit
einer faserfreien porösen Oberflächenschicht.
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Man kann auch andere Verfahren anwenden, um eine Ausgangsplatte herzustellen,
in welcher lösliche Fasern zweckentsprechend in der Oberflächenschicht verteilt
sind und welche leicht in eine poröse faserverstärkte
Platte mit
einer im wesentlichen faserfreien Oberflächenschicht umgewandelt werden kann. Fig.
3 erläutert die notwendigen Arbeitsstufen, um den Lederaustauschstoff gemäß
der Erfindung nach einem etwas anderen Verfahren als gemäß Fig. 1
und 2 durch
eine kombinierte Extraktion und Strekkung oder eine Extraktion von porenbildenden
Fasern und Ouellung#---Entquellung der Strukturfasern, z. B. Polyamidfasern, herzustellen.
Die übereinanderliegenden Matten 9 und 10 aus Strukturfasern
11 (A) werden getränkt (Stufe 1), indem man sie durch eine
Lösung führt, die ein geeignetes Polymeres 12 enthält; dieses kann in einem Lösungsmittel
gelöst oder in einem Nichtlösungsmittel dispergiert sein. B zeigt die übereinanderliegenden
Schichten nach Tränkung mit dem Polymeren. In Stufe 2 werden die imprägnierten Matten
heiß verpreßt, um die Platte zu verdichten. Da in die Oberflächenschicht der Platte
porenbildende Fasern gepreßt werden müssen, soll diese erste Verdichtung nicht bei
einer so hohen Temperatur ausgeführt werden, daß das Bindernittel - bei Verwendung
eines härtbaren Bindemittels -
gehärtet wird. Die verdichtete faserverstärkte
undurchlässige Platte ist mit C bezeichnet. In Stufe 3
wird die verdichtete
Platte überzogen, z. B. mit einer Dispersion porenbildender Fasern 13 in
einem Nichtlösungsmittel, welches gegebenenfalls ein gelöstes Polymeres enthalten
kann. Man erhält dadurch die verdichtete faserverstärkte Polymerenplatte D, die
als Oberflächenschicht 14 porenbildende Fasern aufweist. In Stufe 4 werden dann
die porenbildenden Fasern heiß in die Oberflächenschicht der Platte eingepreßt,
wodurch die Verdichtung der Platte beendet ist. Hierdurch wird das Produkt
E erhalten. Dieses Produkt kann man nach den Verfahren gemäß Fig.
1 und 2 einer Streckung unterwerfen, d. h. in einer oder beiden Richtungen
strecken. Das hierdurch erhaltene Produkt F ist wasserdampf- und luftdurchlässig,
enthält aber in der Oberflächenschicht noch porenbildende Fasern. Man unterwirft
es daher einer Extraktion, durch welche die löslichen Fasern aus der Oberflächenschicht
entfernt werden. G zeigt die erhaltene faserverstärkte poröse Platte mit
einer faserfreien porösen Oberflächenschicht. Man kann aber auch die Platte
E
einer gleichzeitigen Extraktions- und Quellungsbehandlung unterwerfen, indem
man sie in Stufe 5 A
(bei einer Temperatur oberhalb der Erweichungstemperatur
des polymeren Bindemittels) in eine Flüssigkeit taucht, welche die porenbildenden
Fasern löst und die Strukturfasern zum Quellen bringt. Das Ergebnis dieser Behandlung
ist die Platte F, aus deren Oberflächenschicht die porenbildenden oder 15slichen
Fasern entfernt und deren Strukturfasern ge-
quollen sind. Dieses Produkt
wird dann gekühlt und bei einer Temperatur unterhalb der Erweichungstemperatur des
polymeren Bindemittels getrocknet, um die Ouellflüssigkeit aus den Strukturfasern
zu entfernen und diese auf ihre ursprüngliche Dimension zurückzuführen. Man erhält
hierdurch den porösen faserverstärkten Film G mit einer faserfreien
porösen Oberflächenschicht.
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Die Ablagerung der porenbildenden Fasern auf die Oberfläche der verdichteten
Faser-Bindemittel-Platte, d. h. Stufe 3 von Fig. 3, kann auch
erfolgen, indem man die Fasern aus einer Lösung abscheidet, die ein Cre , löstes
Polymeres enthält und in der die porenbildenden Fasern als disperse Phase enthalten
sind. Zum Beispiel kann man Polyäthylen in heißem Toluol lösen, und porenbildende
Fasern aus Polyvinylalkohol können als disperse Phase enthalten sein. Nach Überziehen
der Oberfläche einer verdichteten Faser-Bindemittel-Platte mit dieser Masse und
Verdampfen des Lösungsmittels bildet der Überzug einen.Polyäthylenfilm, in dem Polyvinylalkoholfasern
dispergiert sind. Die überzogene Faser-Bindemittel-Platte wird dann durch Heißverpressung
verfestigt, wodurch der Überzug mit der Platte fest verbunden wird, vorausgesetzt,
daß zwischen dem Polymeren des Überzuges und dem polymeren Bindemittel der ursprünglichen
Faser-Bindemittel-Grundlage eine genügende Haftfestigkeit besteht. Dieses Verfahren
dient einem doppelten Zweck. Einmal werden die porenbildenden Fasern in der Oberflächenschicht
zweckentsprechend verteilt, und zum anderen wird ein poröses Faser-Bindemittel-Gebilde
mit einer Oberfläche erhalten, die härter, zäher und gegen Zerstörung durch Verkratzung
oder Abrieb widerstandsfähiger ist als das polymere Bindemittel der Innenstruktur
der Platte. Andererseits ist das Bindemittel in der Innenstruktur viel biegsamer
und flexibler als das Bindemittel in der Oberflächenschicht. Die Gesamtstruktur
ist damit stark flexibel, besitzt aber erwünschte Oberflächeneigenschaften. Es sei
betont, daß das in der Oberflächenschicht verwendete Bindemittel fest an dem inneren
Bindernittel haften muß. So kann man z. B. als inneres Bindemittel Polyisobutylen
und in der Oberflächenschicht Polyäthylen verwenden. Da Polyisobutylen und Polyäthylen
unter Hitze und Druck stark aneinanderhaften, wird nach Verfestigung der überzogenen
Platte eine fest verbundene Struktur erhalten.
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Wie zuvor mit Hinweis auf die Diagramme beschrieben, besteht das erfindungsgemäße
Verfahren darin, daß man zuerst eine undurchlässige Verbundplatte herstellt, welche
dann verschiedenen porenbildenden Arbeitsgängen unterworfen wird. Die zur Bildung
der undurchlässigen Verbundplatte zur Anwendung gebrachte Heißverpressung -verfestigt
die Platte und umgibt bzw. imprägniert die porenbildenden Fasern in der Oberflächenschicht
und die Strukturfasern in der Grundschicht vollständig mit dem Binderpolymeren.
Diese Heißverpressung wird bei einer Temperatur ausgeführt, die oberhalb der Fließtemperatur
des polymeren Bindemittels (die Fließtemperatur kann beispielsweise durch den ASTM-Test
D-569-48 bestimmt werden) und unterhalb derjenigen Temperatur liegt, bei welcher
sich die faserigen Komponenten zersetzen, deformieren oder ihre fasrige Beschaffenheit
verlieren. Im allgemeinen werden die Verbundplatten bei einer Temperatur von etwa
120 bis 200' C unter Drucken von etwa 3,5 bis 175 kg/cm2 heiß
verpreßt. Der hier gebrauchte Ausdruck »anfänglich thermoplastisch« bezieht sich
auf Bindemittel, die unter den Bedingungen der oben beschriebenen Heißverpressung
schmelzen und fließen. Nach der Heißverpressung umfaßt die Verbundplatte: (a) eine
Grundschicht, welche in einer undurchlässigen polymeren Bindemittelschicht Strukturfasern
durchgehend gleichmäßig verteilt enthält, und (b) eine strukturfaserfreie
Oberflächenschicht, welche in einer aus dem gleichen oder einem ungleichen Bindemittel
bestehenden Schicht porenbildende Fasern durchgehend gleichmäßig verteilt enthält.
Selbstverständlich können diese Oberflächenschichten auf beiden Seiten der genannten
Grundschicht liegen. Wenn beispielsweise das betreffende polymere Bindemittel und
die verwendete Strukturfaser bei einer Streck- und bzw. oder Quellungs-Entquellungs-Behandlung
stärker, als normalerweise erwünscht, aneinanderkleben, kann eine Verteilung der
porenbildenden Fasern sowohl in der
Oberflächenschicht wie auch
in der Grundschicht erwünscht sein.
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Wie beschrieben, wird die heiß verpreßte Verbundplatte zunächst verschiedenen
porenbildenden Arbeits-,gängen, z. B. Extraktion, Verstrecken, Quellen und Entquellen
unterworfen. Selbstverständlich können auch andere Kombinationen der vorerwähnten
und speziell veranschaulichten porenbildenden Arbeitsgänge angewandt werden. Beispielsweise
kann die heiß verpreßte Verbundplatte um etwa 10 bis 20% in einer oder mehreren
Richtungen verstreckt werden, um das Eindringen des Lösungsmittels in die Oberflächenschicht
zu erleichtern, ferner können die porenbildenden Fasern aus der Oberflächenschicht
herausgelöst werden, und schließlich kann das entstandene Produkt um weitere 30
bis 40%i in einer oder mehreren Richtungen verstreckt werden, um die Bildung von
Poren in der Grundschicht zu vervollständigen.
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Typische Bindernittel sind z. B. Polymere, die aus Monomeren gebildet
werden, die eine oder mehrere Vinylidengruppen (C H2 = C #'_) aufweisen,
Polyäthylen, Polyisobutylen, Polyisopren, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid,
chloriertes Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polyacrylsäure, Polyacrylnitril,
Polymethacrylsäureainid und Mischpolymere aus den Monomeren dieser Polymerisationsprodukte,
sowie auch solche aus ß-Methoxyäthylacrylat, a)-Chloräthoxyäthylacrylat und Acrylsäure,
aus Vinylchlorid und Vinylidenchlorid sowie Butadienstyrolmischpolymerisate sind
Beispiele hierfür. Wenn das Bindemittel aus bemerkenswerten Mengen von Dienkomponenten
aufgebaut ist, z. B. aus 2-Chlorbutadien-1,3, können zu den Bindemitteln Härter
wie Schwefel oder Mercaptane zugefügt werden. Polyester, wie Polyäthylenterephthalat,
Polyamide, wie N-Methoxymethyl-polyhexamethylenadipinamid, Polyvinylacetale, wie
Polybutyral, und Polyurethane, wie solche aus organischen Polyisocyanaten und Polyestern
oder Polyglykolen und organischen Diisocyanaten, können ebenfalls verwendet werden.
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Es muß bei der Wahl eines bevorzugten polymeren Bindemittels darauf
geachtet werden, daß es chemisch von der Strukturfaser verschieden ist. Dies ist
recht wichtig, da es sich gezeigt hat, daß bei chemischer Gleichheit von polymerem
Bindemittel und Strukturfasern die entstehende Platte zwar manchmal eine ausgezeichnete
Zugfestigkeit besitzt, aber ihre Beständigkeit gegen Faltenbildung, Abnutzung und
ihre Biegefestigkeit im allgemeinen mangelhaft ist und, was noch wichtiger ist,
ihre Reißfestigkeit gewöhnlich besonders ungenügend ist. Eine bequeme Regel zur
Kennzeichnung der chemisch unterschiedlichen polyineren Bindemittel ist, daß sie
in der Schmelze mit dem Polymerenmaterial der Strukturfasern nicht verträglich sein
dürfen.
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Die erwähnten zähen biegsamen und zumindest anfänglich thermoplastischen
Polymeren haben eine Zugfestigkeit von mindestens 21 kg/cm2 und eine Dehnung von
wenigstens 100% oder ein Produkt aus Zugfestigkeit in kg/cm2 mal Dehnung (100-9o
= 1) von wenigstens 1000. Auch haben solche Produkte einen Modul von
nicht mehr als 1757 kg/CM2 und vorzugsweise nicht mehr als 351 kg/cm2.
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Es ist in vielen Fällen erwünscht, daß die Bindemittelmasse beträchtliche
Anteile bekannter Weichmacher für das polymere Bindemittel enthält. Dies ist von
besonderer Bedeutung für Vinylidenharze, um eine Bildung von Produkten von zu großer
Steifheit zu verhindern, insbesondere bei den negativ substituierten Vinylidenpolymeren
und -copolymeren von höherem Molekulargewicht, wie den Vinylchlorid-Vinylidenehlorid-
und Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren, um lederartige Produkte von guter Beständigkeit
gegen Faltenbildung und hoher Biegsamkeit zu erzeugen. Beispiele hierfür sind die
höhermolekularen Mono- oder Dicarbonsäure-Alkohol- oder -Polyolester, wie Glycerinnionooleat,
Glycerinsebacat, Dioctylphthalat und Äthylenoctanoat, oder die niedrigmolekularen
Polyester und Polyäther, wie die Polvalkylenoxyde und ihre Ester, z. B. Polyäthylenoxid,
Methoxypolyäthylenglykol, und die niedrigermolekularen Kondensationspolyester, wie
Polyäthylenglykoladipat.
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Das Bindemittel kann der undurchlässigen Ausgangsverbundplatte nach
den verschiedensten Methoden einverleibt werden, von denen einige oben beschrieben
wurden. Das Bindemittel kann in Form von Fasern verwendet werden, die zusammen mit
den Strukturfasern und den porenbildenden Fasern kardiert sein können, um die Verbundplatte
durch Verpressen der kardierten gemischten Fasern bei erhöhten Temperaturen zu bilden.
Schichten oder Matten aus Gemischen von Strukturfasern, porenbildenden Fasern und
polyrneren Bindemitteln können durch gegenseitige Koagulation einer gemischten Dispersion
dieser drei Bestandteile gebildet werden. Die Tränkung einer Fasermatte aus einem
Gemisch von Struktur- und porenbildenden Fasern kann erfolgen, indem man sie in
ein polymeres Bindemittel, das in einem Nichtlösungsmittel, z. B. einem wäßrigen
Medium, verteilt oder in einem Lösungsmittel gelöst sein kann, eintaucht oder mit
diesem durch Aufspritzen tränkt. Andererseits kann man eine Fasermatte, die sowohl
Struktur- als auch porenbildende Fasern oder nur Strukturfasern enthält, mit einem
polymeren Bindemittel in Form einer heißen Schmelze tränken. Eine Fasermatte aus
Struktur- und porenbildenden Fasern oder Strukturfasern allein kann mit einem polymeren
Bindernittel getränkt werden, indem man sie kalandert oder das Bindemittel aus einer
wäßrigen Dispersion oder Lösung auf eine oder beide Seiten aufspritzt und anschließend
Wärme und Druck anwendet, um den Faserteil der Matte mit dem Bindemittel zu tränken.
Die Verbundtafel wird ohne Rücksicht darauf, nach welcher Methode sie hergestellt
wurde, vor Extraktion der löslichen oder porenbildenden Fasern verdichtet, indem
man sie bei einer Temperatur oberhalb der Fließtemperatur des Bindemittels und unterhalb
der Erweichungs- oder Deformierungstemperatur der Struktur- und der porenbildenden
Faser verpreßt.
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Um Produkte zu erhalten, bei denen hohe Biegsamkeit, hohe Oberflächenhärte
und Abriebfestigkeit miteinander vereint sind, ist es oft erwünscht, verschiedene
Bindemittel in Oberflächen- und Grundschicht zu verwenden. Auch wird das gleiche
Ergebnis erzielt, wenn man eine vergleichsweise große Menge Weichmacher in der Grundschicht
und wenig oder keinen Weichmacher in der Oberflächenschicht anwendet. Wenn verschiedene
Polymere für Oberflächen-und Grundschicht verwendet werden, so müssen die Polymeren
bei der erwähnten Heißverpressung selbstverständlich fest aneinanderhaften.
-
Als Strukturfaser kann irgendeine Faser von hoher Festigkeit verwendet
werden, welche im wesentlichen in den Lösungsmitteln für die porenbildenden Fasern
unlöslich ist. So werden vorzugsweise Fasern aus orientierten synthetischen linearen
Polykondensationsprodukten angewandt, d. h. solche aus Polyamiden, Polyestern,
Polyesteramiden oder Gemischen derselben,
wie den Polyamiden aus
Dicarbonsäuren und Diaminen oder aus Aminocarbonsäuren, aus Polyestern aus Dicarbonsäure
und Diolen oder aus Oxysäuren oder aus Mischungen von Polyestern mit Polyamiden,
wie sie in den USA.-Patentschriften 2 071250,
20712511 2071253, 2130948,
2224037 und 2572844 beschrieben sind. Nylonfasern, d. h. solche aus synthetischen
linearen Polyamiden, sind besonders geeignet, weil die Produkte, die aus diesen
gebildet sind, hohe Zerreißfestigkeit, Zugfestigkeit, Weichheit und Biegefestigkeit
aufweisen.
-
Mischungen der obenerwähten Strukturfasern mit z. B. Baumwolle, Viskose-
und Acetatfasern, Wolle, Polyacrylnitrilfasern, Polyacetat- und Glasfasern sind
ebenfalls gut brauchbar, besonders wenn gewisse Kombinationen der obenerwähnten
Verfahrensphasen erfolgen. Wenn z. B. eine kombinierte Behandlung aus Quellung und
Entquellung und Extraktion ausgeführt werden soll, ist es vorteilhaft, eine Mischung
von schon mit Wasser gequollenen Viskosefasern und Polyamid- oder Polyesterfasern
zu verwenden.
-
Die verwendeten Strukturfasern sollen eine Länge von mindestens etwa
0,025 cm und vorzugsweise etwa 3,8 cm aufweisen; jedoch liegt auch die Verwendung
von längeren Fasern im Rahmen dieser Erfindung, z. B. solchen bis zu etwa 20 cm.
Erzeugnisse mit Fasern, die kürzer sind als ungefähr 0,025 cm, be-
sitzen
nicht die Festigkeit wie ähnliche Erzeugnisse mit längeren Strukturfasern.
-
Die porenbildenden Fasern sollen bei der Fließtemperatur des Bindemittels
nicht übermäßig erweichen und aus der Verbundplatte mit einem Lösungsmittel leicht
extrahierbar sein, welches im wesentlichen gegenüber den Strukturfasern und der
Bindesubstanz inert ist. Fasern aus Natriumalginat, Kaliumpolymethaphosphatglas
und Carboxymethylcellulose und besonders Fasern aus Celluloseacetat, welche bereits
schon mit Aceton extrahierbar sind, und Fasern aus einem Polyvinylalkohol, welche
bereits durch Wasser extrahiert werden können, stellen Beispiele für geeignete porenbildende
Fasern dar.
-
Faservliese sind bevorzugte porenbildende Fasergebilde. Die porenbildenden
Fasern können von einer Länge von 0,025 cm sein; jedoch sind Fasern von wenigstens
etwa 0,65 cm Länge zu bevorzugen.
-
Der Titer sowohl der Strukturfasern als auch der porenbildenden Fasern
ist für den atemporösen Lederaustatischstoff von geringerer Bedeutung. Im allgemeinen
sind feine Fasern, d. h. solche mit einem Titer von unter 1 den etwas
schwieriger zu verarbeiten; aber damit hergestellte Erzeugnisse haben einen höheren
Widerstand gegen das Eindringen von Wasser. Erzeugnisse, die mit dickeren Fasern
bereitet worden sind, sind hingegen im allgemeinen dauerhafter.
-
Das Lösungsmittel für die Extraktion der porenbildenden Fasern soll
die porenbildenden Fasern leicht lösen und soll sonst im wesentlichen inert sein,
d. h. kein LösungsvermÖgen gegenüber den Strukturfasern und dem Bindemittel
aufweisen. Die Substanz der porenbildenden Fasern kann zunächst auch durch saure
und basische Flüssigkeiten abgebaut werden, und es können dann anschließend die
abgebauten Fasern mit einem geeigneten Lösungsmittel, wie z. B. Wasser, herausgelöst
werden. Die Dauer der Extraktion hängt von der Menge der porenbildenden Fasern in
der Ausgangsplatte, der Dicke der die porenbildenden Fasern enthaltenden Oberflächenschicht,
der Löslichkeit der porenbildenden Fasern, der Extraktionstemperatur, der Art der
Behandlung und der Leichtigkeit ab, mit welcher das Lösungsmittel die Schicht durchdringt.
-
Erzeugnisse mit einer Wasserdampfdurchlässigkeit von 2000 bis
10000 g1100 ni2/Stunde gleichen in ihren Trageigenschaften jenen von Glanzledern
und schweren Schuhoberledern. Erzeugnisse mit Durchlässigkeitswerten von
10000 und 22000 gleichen in ihren Gebrauchseigenschaften jenen der leichtesten
Schuhleder.
-
Das Gewichtsverhältnis zwischen Binder und Strukturfaser in der im
wesentlichen undurchlässigen verdichteten Ausgangsplatte kann 30: 70 bis
70: 30
betragen und soll vorzugsweise 40: 60 bis 60: 40 sein.
Platten, die weniger als 30 Gewichtsprozent des Bindemittels aufweisen, fühlen
sich wie ein Filz an und besitzen geringere Zug- und Reißfestigkeit. Platten, die
etwa über 7011/o Binder enthalten, ähneln in ihren Eigenschaften homogenen Filmen
oder Platten des reinen Bindemittels. Die porenbildenden Fasern, welche gewöhnlich
nur in der Oberflächenschicht verteilt sind, machen mengenmäßig normalerweise
5 bis 25% des Gesamtgewichts der Fasern aus.
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Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Produkte werden
vorzugsweise angefärbt, indem man beispielsweise 5 bis 10 Gewichtsprozent
(bezogen auf das Gesamtgewicht des Produktes) Farbstoff oder Pigment mit dem polymeren
Bindemittel vermischt. Die Färbung der Erzeugnisse kann auch durch Verwendung vorgefärbter
oder vorpigmentierter Strukturfasern oder durch Färbung des Endproduktes hervorgerufen
werden.
-
Die nachfolgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Herstellungsverfahren
für Lederaustauschstoffe gemäß der Erfindung. Teile bedeuten, wenn nichts anderes
angegeben, Gewichtsteile.
-
Beispiel 1
Man stellt einen Faseraufbau, aus drei Matten
(61 g/m2) aus nicht gewebten Polyhexamethylenadipinamidfasern von
63,5 mm Länge und 3 den/Faden sowie drei homogenen Platten oder Filmen
(0,127 bis 0,152 mm Dicke) eines 50: 50-Gemisches aus Polyäthylen
und Polyisobutylen als Bindemittel her. Diese Matten und Filme werden, eine Fasermatte
zuunterst, abwechselnd aufeinandergelegt und mit einer Deckschicht aus einer Matte
aus nicht ge-,vebten Celluloseacetatfasern von 50,8 mm Länge und
3 den/Faden versehen. Dieses Schichtgebilde wird bei 140' C und
35 kg/crn3 3 Minuten heiß verpreßt (Stuft 1 gemäß Fig.
1). Die entstehende verdichtete, im wesentlichen undurchlässige Platte entspricht
B von Fig. 1. In Stufe 2 wird Platte B in einer Richtung um im wesentlichen
40% gestreckt. Die entstehende Platte C ist eine poröse faserverstärkte Platte,
deren Oberflächenschicht lösliche, porenbildende Fasern enthält. Schließlich wird
die Platte in Stufe 3 mit kaltem Aceton (Raumtemperatur) getränkt, um die
löslichen Cellnloseacetatfasern zu extrahieren. Das Aceton wirkt auf die Polyamid-Strukturfasern
und das Polyäthylen-Polyisobutylen-Bindemittel nicht lösend ein, Die Wasserdampfdurchlässigkeit
der entstehenden Platte D (0,508 mm Dicke) beträgt 2500 bis 4500 g/100M2/
Stunde. Die Platte kann vor Auftreten irgendeines Fusselns an der Oberfläche 20
000 Reibungen ausgesetzt werden, im Gegensatz zu 50 Reibungen, durch
welche an der Oberfläche eines ähnlichen Produktes Fusseln erzeugt werden, welches
durch Streckung einer struktUrfaserverstärkten Polymerenplatte gleicher Zusammensetzung
hergestellt wurde, die aber über ihren gesamten Querschnitt Strukturfasern enthielt.
Die
oben beschriebene Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb, d. h. gegen ein Fusseln
der Oberfläche bei wiederholtem Abrieb, wird in einer einfachen Prüfungsvorrichtung
bestimmt, die aus zwei Rädern besteht. Das eine Rad von 15,2 cm Durchmesser
und 2,5 cm Breite ist fest angeordnet. Auf seinem Umfang wird eine Probe
der zu prüfenden Platte befestigt. Das zweite Rad von einem Durchmesser von 10,2
cm und einer Breite von 2,5 cm besteht aus Filz. Dieses Filzrad rotiert um
eine unzentrisch liegende Achse (wodurch eine Exzenterbewegung erhalten wird), die
so angeordnet ist, daß das Filzrad bei maximaler Versetzung stark gegen die auf
dem größeren, starren Rad befestigte Probe reibt. Eine Umdrehung des unzentrisch
gelagerten Rades wird als eine Reibung bezeichnet. Beispiele 2 bis 5
In diesen
Beispielen wird das polymere Bindemittel der Ausgangstafel in Form von Polyäthylenfilmen
(0,0508 mm Dicke) einverleibt. Als Strukturfasern werden kardierte Schichten
(von etwa 118,4 g/m2) aus nicht gewebten Polyhexamethylenadipinamidfasern (6,4 cm
Länge und 3 den/Faden) verwendet. Als porenbildende oder lösliche Fasern
verwendet man Matten (von etwa 59,2 g/m2) aus nicht gewebten Celluloseacetatfasern
(5,1 cm Länge und 3 den/Faden). Die Ausgangsplatte besteht aus abwechselnden
Schichten von Strukturfasern und Polyäthylenfilmen, wobei die Bodenlage eine Faserschicht
und die oberste Bindemittelschicht ein homogener Polyäthylenfilm ist. Die Celluloseacetatfaserschicht
wird dann auf die oberste Polyäthylenschicht aufgebracht. Danach wird das Schichtgebilde
unter den in Tabelle I angegebenen Bedingungen Wärme und Druck unterworfen. Die
verdichtete Verbundplatte, die im wesentlichen undurchlässig, d. h. nicht
porös ist, wird dann entweder einer Streckung, d. h. einer Streckung in zwei
Richtungen (30 zu 40-%) unterworfen oder in eine Flüssigkeit getaucht, in welcher
die Struktur- und die porenbildenden Fasern quellen, wobei die Flüssigkeit eine
Temperatur oberhalb der Erweichungstemperatur des polymeren Bindemittels hat. (Diese
zur Quellung der Strukturfasern verwendete Flüssigkeit kann auch als Lösungsmittel
für die porenbildenden Fasern dienen, oder aber die porenbildenden Fasern können
aus dem Schichtgebilde in einer gesonderten Stufe extrahiert werden.) Nach Quellung
der Strukturfasern bei einer Temperatur oberhalb der Erweichungstemperatur des polymeren
Bindemittels wird die Platte bei einer Temperatur getrocknet, die etwa gleich der
Erweichungstemperatur des polymeren Bindemittels ist oder tiefer liegt.
-
In Tabelle I sind die Dicke der porösen Platte, ihr Flächengewicht
in g/M2, die Wasserdampfdurchlässigkeit, die Temperatur, der Druck und die Zeitdauer
der Verpressung der Ausgangsplatte, das Ausmaß, in dem die verdichtete Platte in
beiden Richtungen gestreckt wird (soweit eine Streckung erfolgt), und die Zeit und
das Medium angegeben, in welches die verdichtete Platte zur Quellung der Fasern
getaucht wird. Alle Platten werden nach Streckung oder Quellung-Entquellung
10 Minuten mit Aceton extrahiert, um die porenbildenden Fasern herauszulösen.
| Tabelle I |
| Dicke der Flädiengewicht Wasse= Verpressung Verstreckung |
| Beispiel fertigen Platte der fertigen durdli Quellung |
| Platte |
| mm g/M2 g/100 m2/Std. 0
C/kg/cmg/min 0/0 |
| 2 1,3665 902 2189, 1867 140/35/6 30-40 |
| 3 1,0447 796 3681, 3245 140/24,5/6
15 Minuten -in H2 0 |
| 4 2632, 2392 140/24,5/6 18 Minuten in H20 |
| 5 2355, 2276 140/24,5/6 22 Minuten in H, 0 |
Beispiele
6 bis
9
In diesen Beispielen verwendet man als polymeres
Bindemittel Filme (von
0,076 bis 0,102 mm Dicke) aus einem Gemisch von Polyäthylen
und Polyisobutylen
(50: 50) oder aus Polyäthylen allein und als Strukturfasern
kardierte Schichten (von jeweils etwa 118,4g/M2) aus Polyhexarnethylenadipinamid
(6,4em Länge und
3 den/Faden). Die porenbildenden Fasern bestehen entweder
aus Celluloseacetat oder aus Polyvinylalkohol (in Form nicht gewebter Matten von
etwa
59,2 g/M2). Die jeweils verwendete porenbildende Faser ist in Tabelle
II angegeben.
-
Das polymere Bindemittel wird in einen Film geformt, indem man eine
heiße Lösung des Polymeren in Toluol vergießt. Das Polyisobutylen wird bei Raumtemperatur
im Toluol gelöst, die Lösung erhitzt und zur heißen Lösung Polyäthylen zugesetzt.
Die Lösung wird dann auf eine glatte Fläche gegossen. Bei beginnendem Festwerden
des Filines werden nach Verdampfen des Lösungsmittels Fasern aus Polyhexamethylenadipinamid
in Form einer Matte leicht in den Film gepreßt. Der Aufbau von Beispiel
6 besteht aus vier Schichten des Bindemittelfilms, auf welche zwei Schichten
(Matten) der Strukturfasern, vier weitere Lagen des Bindemittelfilms und schließlich
eine Matte der porenbildenden Fasern aufgebracht werden. Die Aufbauten von Beispiel
7 und
8 bestehen aus vier Matten aus Strukturfasern, die mit vier
Schichten Bindemittelfilm abwechseln, und aus einer Deckmatte der porenbildenden
Fasern. Der Aufbau von Beispiel
9 besteht aus zwei Schichten (Matten) der
Strukturfasern, auf die vier Filme des polymeren Bindemittels, zwei weitere Matten
aus Strukturfasern, vier weitere Filme des polymeren Bindemittels und eine Matte
der porenbildenden Fasern aufgebracht sind. Die Schicht aus porenbildenden Fasern
wird auf die oberste Bindemittelschicht aufgebracht und das Schichtgebilde unter
Bildung einer verfestigten Struktur heißverpreßt, Alle Schichtgebilde werden
3 Minuten bei 140'
C und
35 kg/cm2 verpreßt. In Tabelle II
sind angegeben: Die Dicke der porösen Platte, das Flächengewicht in g/M2, die Wasserdampfdurchlässigkeit,
das Ausmaß, in dem die verdichtete Platte in beiden Richtungen verstreckt wird,
oder die Zeitdauer der Tauchung der Platte in heißes Wasser (von einer Temperatur
oberhalb der Erweichungstemperatur des polymeren Bindemittels). In Beispiel
9 wird in der ganzen Struktur mit Ausnahme der obersten Schicht das Polyäthylen-Polyisobutylen-Gemisch
als polymeres Bindemittel verwendet. Zum Beispiel bestehen
die Filme
der oberen vier Schichten des polymeren Bindemittels aus Polyäthylen anstatt aus
einem Gemisch von Polyäthylen und Polyisobutylen. Hierdurch wird eine flexible Innenstruktur
erreicht, wodurch eine fertige Platte erhalten wird, die außer einer Oberflächenschicht
von überlegener Härte und Widerstandsfähigkeit gegen Zerstörung durch Abrieb eine
gUte Flexibilität besitzt. So kann man durch Verwendung eines Oberflächenfilms des
polymeren Bindemittels, das von dem im Inneren verwendeten polymeren Bindemittel
unterschiedlich ist,
d. h. durch die Heißverpressung des anfänglichen Schichtgebildes,
eine einheitliche Struktur herstellen; die Oberfläche der fertigen Platte aber kann
durch Verwendung eines polymeren Bindemittels verbessert werden, welches eine größere
Zähigkeit,
-Härte und Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb besitzt als das im
Inneren verwendete polymere Bindemittel. Es sei aber darauf hingewiesen, daß das
nicht auf der Plattenoberfläche verwendete Bindemittel flexibel und zäh sein soll.
Als allgemeine Forderung bei Auswahl eines Bindemittels für die Oberfläche einer
Platte gilt, daß es an dem im or t Inneren verwendeten polymeren Bindemittel u haften
soll.
| Tabelle II |
| Dicke der Flächen- Wasser- |
| fertigen gewicht dampfdurch- Streckung - Poren- Extraktion |
| Beispiel Platte der fertigen lässigkeit Quellung bildende Zeit
Bindemittel |
| Platte Faser Mittel |
| mm g/M2 g/100 m2/Std. "/0 Minuten
- - - |
| -Minuten |
| 6 1,2477 803 2745,2252 30-30 Cellulose- Aceton
10 Polyäthylen - Poly- |
| acetat isobutylen 50: 50 |
| 7 1,4097 8298 30-30 Cellulose- Aceton
10 Polyäthylen - Poly- |
| acetat isobtitylen 50: 50 |
| 8 1,3995 4375 25 Polyvinyl- sieden- Polyäthylen
- Poly- |
| alkohol des isobutylen 50: 50 |
| Wasser |
| 9 1,0836 756 3289,2570 30-30 Cellulose- Aceton
15 Polyäthylen - Poly- |
| acetat isobutylen 50: 50 |
| Polyäthylen als Ober- |
| flächenbindemittel |
Mit gleich gutem Resultat wie das als Bindemittel cr
M
"e äß dem Beispiel
9 angewendete Polymerengemisch kann eine andere Bindemittelschicht verwendet
werden, die aus einem Film von weichgestelltem Polyvinylchlorid besteht und mit
einem ternären Mischpolymerisat aus ß-Methoxyäthylacrylat, c")-Chloräthoxyäthylacrylat
und Acrylsäure überzogen ist. Die Verarbeitung ist ähnlich wie im Beispiel
9.
Beispiel
10
In diesem Beispiel wird das polymere Bindemittel aus
einer Lösung von Polyvinylehlorid und Dioctylphtbalat (etwa 60:40%) in Methyläthylketon
in Filme gegossen. Als Strukturfasern werden Polyhexamethylenadipinamid
(6,35 cm Länge und
3 den/ Faden) und als porenbildende Fasern in der
Oberflächenschicht der verdichteten Platte Polyvinylalkoholfasern
(5,08 cm
Länge und
3 den/Faden) verwendet. Der ursprüngliche Aufbau der Bestandteile
ist in Fig.
1 mit
A bezeichnet. Die Fasermatten aus Polyhexarnethylenadipinamid
werden leicht in die gegosseneil Filme gepreßt, bevor das Lösungsmittel vollständig
verdampft ist. Dann wird auf die oberste Schicht des polymeren Bindernittels eine
Matte aus Polyvinylalkoholfasern aufgebracht. Das Schichtgebilde wird
10 Minuten bei
170' C unter einem Druck von 24,5 kg/cm2 verpreßt und
danach unter Druck auf unter
100' C gekühlt. In Tabelle III wird der Grad
der Verstreckung angegeben, welcher die verdichtete Platte in beiden Richtungen
(30: 30 %) unterworfen wird. Die porenbildenden Fasern (Polyvinylalkohol) werden
aus den Oberflächenschichten extrahiert, indem man die gestreckte Platte in heißes
Wasser taucht. Die mechanischen Eigenschaften der fertigen getrockneten Platte sind
in Tabelle III den gleichen Eigenschaften echter Leder gegenübergestellt.
| Tabelle III |
| Mechanische Eigenschaften Leder Beispiel 10 |
| Dicke, mm ............ 0,66 bis 1,83 1,37 |
| Flächengewicht, g/M2 .. 567bis 1617 777 |
| Modul, kg/CM2 ........ 70bis 1050 851 |
| Bruchdehnung, 0/@ ..... 35 bis 112 94 |
| Zähigkeit, kg/CM2 ..... 121 bis 434 345 |
| Wasserdampfdurch- |
| lässigkeit, |
| g/100 M2/Stunde .... 220 bis 13 000 4937 |
| Reibungen auf dem Filz- |
| rad (Umdrehungen) 10000 100000 |
| Streckung, % ......... 40-40 |
| Bindemittel, "/a ....... 50 |
Beispiel
11
Man stellt eine wäßrige Dispersion von Neopren her, die folgende
Bestandteile enthält:
| Teile |
| Neoprenlatex ....................... 1500 |
| Vulkanisierungsdispersion des Handels 96 |
| Zinkoxyd ........................... 60 |
| Dispergierungsmittel ................ 11 |
| Schwarzes Pigment .................. 200 |
Die Neoprenlatex-Tränkmasse wird hergestellt, indem man die Vulkanisierungsdispersion
und das Zinkoxyd zum Neoprenlatex zusetzt und diese Masse danach
in
ein Gemisch de s Dispergierungsmittels in Wasser einmischt. Man mischt diese Masse
etwa
5 Minuten, setzt dann das schwarze Pigment zu und mischt eine weitere
Stunde. Dispergierungsmittel und schwarzes Pigment waren in
650 Teilen Wasser
gelöst.
-
12 nichtgewebte Massen aus Polyhexamethylenadipinamid-Fasern
(6,35 cm Länge und
3 den/Faden) werden geschichtet und auf beiden
Seiten mit der Neoprenlatexmasse bespritzt. Die Oberfläche des Schichtgebildes wird
mit einer zusätzlichen Menge (mit etwa 4,9 Teilen, bezogen auf das Gesamtgewicht
der Masse) bespritzt. Vor dem Bespritzen der obersten Schicht mit zusätzlichem Latex
beträgt das Gewichtsverhältnis des polymeren Bindemittels (Neopren) zu den Fasern
etwa
60: 40. Auf die Deckschicht wird eine nichtgewebte Matte aus Polyvinylalkoholfasern
(5,08 cm Länge und
5 den/Faden) aufgebracht. Das entstehende Schichtgebilde
wurde verfestigt, verstreckt und in ähnlicher Weise extrahiert, wie es im Beispiel
10 gezeigt worden ist, wodurch ein durchlässiger, nicht fusselnder, kratz-
und abriebfester Lederersatzstoff erhalten wurde. Beispiel 12 Man tränkt drei zusammengesetzte
einzelne Lagen aus nichtgewebten Polyhexamethylenadipinamidfasern
(6,35 cm
Länge und
3 den/Faden) mit einem in Tetrahydrofuran gelösten, weichgestellten
Polyvinylchlorid und läßt das Lösungsmittel verdampfen. In gleicher Weise tränkt
man eine einzelne Schicht nichtgewebter Fasern aus Polyvinylalkohol
(5,08
cm Länge und
3 den/Faden) mit einem weichgestellten, in Tetrahydrofuran gelöstem
Polyvinylchlorid. Die einzelnen getränkten Lagen werden so geschichtet, daß die
Polyvinylalkoholfasern sich in der obersten Schicht befinden, worauf das ganze verfestigt,
gestreckt und extrahiert wird, wie bereits beschrieben, wobei ein durchlässiges,
kratz- und fusselfestes Erzeugnis erhalten wird, das mit den Erzeugnissen der vorangegangenen
Beispiele vergleichbar ist. Beispiel
13
Man tränkt kardierte, nichtgewebte
Schichten aus Polyhexamethylenadipinamidfasern (die Schicht hat ein Gewicht von
etwa
67,8 g/M2, und die Fasern haben eine Länge von
3,81 cm und eine
Stärke von
3 den/ Faden) einzeln durch einseitiges Besprühen mit folgender
Masse:
| Teile |
| Polyvinylehlorid .............. 50 |
| Dioctylphthalat ............... 35 |
| Dinonylsebacat ................ 15 |
| Brauner Farbstoff ............. 0,5 bis 0,6 |
| Methyläthylketon ............. etwa 2000 |
Die gespritzten Gewebe werden dann bei
50 bis
60' C getrocknet. Der
Tränkungsgrad wird so eingestellt, daß die Menge des polymeren Bindemittels,
d. h. des Polyvinylchlorids, 45 bis
51 1/o, bezogen auf das Gesamtgewicht
der imprägnierten Gewebe, beträgt.
-
Man schichtet 4 der getränkten Schichten so aufeinander, daß die Striche
(die Richtung, in der das Gewebe kardiert ist) zu denjenigen benachbarter Schichten
senkrecht liegen. Das Schichtgebilde wird 5 Minuten bei 125' C und
35 kg/cm2 verpreßt.
-
Dann bringt man auf die Verbundplatte einen Decküberzug
(3 Gewichtsteile je 523 CM2 Oberfläche) auf, und zwar mit der gleichen
Masse wie oben und in gleicher Weise. Auf die überzogene Oberfläche der verfestigten
Platte wird eine nichtgewebte Schicht aus Polyvinylalkoholfasern (etwa 4,5 Gewichtsteile
je
523 CM2 Oberfläche) aufgelegt und das Schichtgebilde dann wieder
5 Minuten bei 120' C und 35 kg/cm2 verpreßt.
-
Der Verbundfilm wird dann in zwei Richtungen um 10% verstreckt. Danach
werden die Polyvinylalkoholfasern aus der Oberflächenschicht extrahiert, indem man
die Struktur zwischen Netzen 2 bis 10 Minuten in siedendes Wasser taucht.
Nach Trocknen wird der Film weiter in beiden Richtungen auf 40% verstreckt, um eine
poröse Lederaustanschplatte mit einer Oberfläche zu formen, die bei Abrieb nicht
fusselt. Die entstehende Platte ist luft- und wasserdampfdurchlässig.
-
Die Verfahrenserzeugnisse können überall an Stelle von Naturleder
eingesetzt werden, so z. B. bei der Herstellung von Schuhen, Stiefeln und sonstigen
Lederbekleidungsgegenständen, wie Handschuhen, in der Polsterindustrie; ferner können
sie zur Herstellung von Hand- und Aktentaschen sowie Koffern dienen.