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Das vorliegende Gebrauchsmuster betrifft Mehrschichtmaterialien und insbesondere ein neues Mehrschichtmaterial, das speziell zur Herstellung von Schuhwerk, Lederwaren oder Einrichtungselementen oder Gegenständen und Kleidung entwickelt wurde.
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Insbesondere betrifft das vorliegende Gebrauchsmuster ein Mehrschichtmaterial mit einer begrenzten Umweltbelastung.
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Insbesondere betrifft das vorliegende Gebrauchsmuster Schuhwerkelemente, Lederwaren, Einrichtungselemente oder Kleidungselemente aus einem Mehrschichtmaterial.
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Schichtmaterialien, die durch Koppeln von zwei oder mehr Schichten aus gleichen oder verschiedenen Materialien erhalten werden, sind bereits bekannt.
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Es sind gekoppelte und/oder geschichtete Stoffe bekannt, die durch Verbinden von zwei Stoffen erhalten werden, um die individuellen Eigenschaften jedes Stoffs auszunutzen.
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Zum Beispiel ist ein erster Stoff auf dem Innenteil des Kleidungsstücks vorgesehen und in der Lage die Körperwärme aufrechterhalten, während ein zweiter Stoff auf dem Außenteil des Kleidungsstücks vorgesehen ist, welches das Schwitzen ermöglicht und gleichzeitig die Wasserbeständigkeit gewährleistet.
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Darüber hinaus sind gekoppelte Materialien bekannt, wobei eine der Schichten den Zweck aufweist, dasselbe Material zu verstärken und/oder einen ästhetischen Wert zu schaffen und/oder es vor Abrieb, Abnutzung usw. zu schützen.
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Mehrschichtmaterialien mit einer Schicht aus Polyurethan sind bekannt.
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Gleichwohl weist das Polyurethan viele Vorteile auf, weist aber auch eine hohe Umweltbelastung, sowohl für die Abfallbehandlung als auch für die Umweltbelastung durch die Rohstoffe auf, aus denen es gewonnen wird.
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Um diesen Nachteil zu überwinden, wurde vorgeschlagen, Mehrschichtmaterialien mit unterschiedlichen Materialkombinationen zu verwenden; dennoch sind diese Materialien für einige Anwendungen nicht zur Verwendung als erhaltenes Mehrschichtmaterial geeignet.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Mehrschichtmaterial bereitzustellen, das zur Überwindung der in Bezug auf den Stand der Technik identifizierten Nachteile geeignet ist.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Mehrschichtmaterials mit hoher mechanischer Festigkeit und insbesondere hoher Abriebfestigkeit, das gleichzeitig die Umweltbelastung reduziert.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung von Schuhwerkelementen, Lederwaren, Einrichtungselementen oder Kleidungselementen, die zur Überwindung der in Bezug auf den Stand der Technik identifizierten Nachteile geeignet sind.
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Diese und weitere Aufgaben werden mittels eines Mehrschichtmaterials gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird ein Mehrschichtmaterial bereitgestellt, das eine Trägerschicht aus Stoff oder Zellulosematerial oder eine mit Polyurethan koagulierte Polyamid-Mikrofaser und eine auf die Trägerschicht aufgebrachte Beschichtungsschicht aus Polyurethan umfasst, wobei die Beschichtungsschicht aus Polyurethan hergestellt ist und aus der Reaktion der reaktiven Komponenten Isocyanat und Polyol erhalten wird, und wobei das Polyol teilweise aus einer erneuerbaren Quelle stammt.
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Das Polyol stammt vorzugsweise aus einer erneuerbaren Quelle, wie z. B. Weizen und Roggen.
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Vorteilhafterweise stammt ein Gewichtsprozentsatz von mehr als 65 % des Gesamtgewichts des Polyols, vorzugsweise ein Gewichtsprozentsatz von mehr als 70 % aus einer erneuerbaren Quelle, sodass die Beschichtungsschicht eine Menge an Polyol aus einer erneuerbaren Quelle zwischen etwa 50-70 Gew.-% aufweist.
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In einer besonders bevorzugten Version liegt der Gewichtsprozentsatz des aus einer erneuerbaren Quelle stammenden Polyols zwischen 72-80 Gew.-%, vorzugsweise bei etwa 74 Gew.-%.
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Das Mehrschichtmaterial der Erfindung weist eine Gesamtdicke zwischen 0,3 und 2,2 mm auf.
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Vorzugsweise weist die Trägerschicht eine Dicke zwischen 0,3 und 2,1 mm, in einer besonders bevorzugten Version zwischen 0,9 mm und 1,3 mm auf.
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Die Beschichtungsschicht weist eine Dicke zwischen 0,05 und 0,3 mm.
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Wenn die Trägerschicht aus koagulierter Mikrofaser hergestellt ist, umfasst diese vorzugsweise 40-60 Gew.-% Polyamid und etwa 60-40 Gew.-% Polyurethan, bevorzugt etwa 45-55 Gew -% Polyamid und 55 bis 45 Gew.-% Polyurethan, insbesondere etwa 50 Gew.-% Polyamid und etwa 50 Gew.-% Polyurethan.
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Es ist vorteilhaft, dass die Zusammensetzung der Trägerschicht aus koagulierter Mikrofaser etwa zur Hälfte Polyamid und zur Hälfte Polyurethan umfasst.
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Die Trägerschicht kann vorzugsweise aus mit Polyurethan koagulierter Polyamid-Mikrofaser hergestellt sein.
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Die Beschichtungsschicht wird vorzugsweise durch das sogenannte „Bycast“ - Verfahren hergestellt.
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Dieses ist zur Bildung einer Polyurethanzusammensetzung vorgesehen, die das gewünschte Polyol und Isocyanat enthält, um das gewünschte Polyurethan zu erhalten. Die Polyurethanzusammensetzung wird im flüssigen Zustand mittels einer Sprühdüse auf eine Trägermatrix gesprüht.
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Die eine Trägermatrix ist vorzugsweise aus Silikon hergestellt.
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Anschließend wird die Trägermatrix mit der Schicht aus Polyurethanzusammensetzung mit der Trägerschicht gekoppelt, um ein mehrschichtiges Zwischenmaterial zu bilden.
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Das mehrschichtige Zwischenmaterial wird einer Laminierung unterzogen, um das Polyurethan mit der Trägerschicht zu koppeln.
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Anschließend wird das mehrschichtige Zwischenmaterial in einem Trockenofen auf eine Temperatur zwischen 80-90 °C erhitzt, um das Verdampfen des Lösungsmittels der Polyurethanzusammensetzung und die Netzbildung des Polyurethans zu bewirken.
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Eine chemische Verbindung, eine Vernetzung, wird zwischen dem Polyurethan und dem Material der Trägerschicht gebildet, wobei eine solche Verbindung die Trägerschicht und die Beschichtungsschicht aus Polyurethan bonden kann.
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In einer bevorzugten Version weist die Matrix aus Silikon auf deren Oberfläche, auf welche die Polyurethanzusammensetzung aufgesprüht ist, ein Ornament oder Dekor auf, dessen Negativ auf die Beschichtungsschicht aus Polyurethan geätzt und sichtbar ist.
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Im Einzelnen kann die Trägerschicht aus Stoff oder Zellulosematerial oder aus einer mit Polyurethan koagulierten Polymer-Mikrofaser, vorzugsweise einer Polyamid-Mikrofaser, hergestellt sein.
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Die Mikrofaser weist eine bevorzugte Zusammensetzung von 50 % PA und 50 % PU auf.
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Die Beschichtungsschicht ist andererseits vorzugsweise aus 100% Polyurethan hergestellt, wobei das Polyurethan aus der Reaktion der reaktiven Komponenten Isocyanat und Polyol erhalten wird, und wobei das Polyol teilweise aus einer erneuerbaren Quelle, wie z. B. Weizen und Roggen, stammt.
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Ein Verfahren zum Erhalten des neuen Mehrschichtmaterials umfasst die folgenden Phasen:
- - Anfertigen einer Trägerschicht aus Stoff oder Zellulosematerial oder einer polymeren Mikrofaser;
- - Anfertigen einer flüssigen Polyurethanzusammensetzung, welche die reaktiven Komponenten Polyol und Isocyanat umfasst.
- - Sprühen der Polyurethanzusammensetzung in flüssigem Zustand auf eine Trägermatrix zum Bilden einer Polyurethanschicht auf der Trägermatrix;
- - Aufbringen der Trägermatrix mit der Polyurethanschicht auf die Trägerschicht, so dass die Polyurethanschicht der Trägerschicht zugewandt ist und diese berührt, um ein mehrschichtiges Zwischenmaterial zu erhalten;
- - Laminieren des mehrschichtigen Zwischenmaterials durch Pressen der Trägerschicht und der Beschichtungsschicht aus Polyurethan zum gegenseitigen Koppeln der Trägerschicht und der Beschichtungsschicht,
- - wobei die Polyurethanzusammensetzung Polyol enthält, das zumindest teilweise aus einer erneuerbaren Quelle stammt.
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Die erneuerbare Quelle ist vorteilhafterweise Weizen und/oder Roggen.
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Vorteilhafterweise stammt ein Gewichtsprozentsatz von mehr als 65%, vorzugsweise ein Gewichtsprozentsatz von mehr als 70% des Polyols aus einer erneuerbaren Quelle, sodass die Beschichtungsschicht eine Menge an Polyol aus einer erneuerbaren Quelle umfasst, die zwischen etwa 50-70 Gew.-% liegt.
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In einer besonders bevorzugten Version liegt der Gewichtsprozentsatz des aus einer erneuerbaren Quelle stammenden Polyols zwischen 72-80 Gew.-%, vorzugsweise bei etwa 74 Gew.-%.
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Das Laminieren wird vorzugsweise mit Laminier-Metallzylindern ausgeführt.
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Das mehrschichtige Zwischenmaterial wird nach dem Laminieren einer anschließenden Trocknungsphase bei einer Temperatur zwischen 80-90 °C unterzogen, um die Netzbildung des Polyurethans und die Vernetzung zwischen dem Polyurethan und dem Material der Trägerschicht zu bewirken.
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Vorzugsweise wird die Trägermatrix anschließend von der Beschichtungsschicht getrennt.
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Die Trägermatrix ist vorzugsweise aus Silikon hergestellt und weist auf deren Oberfläche, die zur Aufnahme der Polyurethanzusammensetzung bestimmt ist, ein geometrisches Muster auf, das dem Muster entspricht, das auf der Beschichtungsschicht des erfindungsgemäßen Mehrschichtmaterials erhalten werden soll.
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In der Sprühphase wird das Polyol gleichzeitig auf die eine oder die mehreren Matrizen mit dem Isocyanat gesprüht.
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Das erfindungsgemäße Mehrschichtmaterial weist eine verbesserte Abriebfestigkeit auf.
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Das erfindungsgemäße Mehrschichtmaterial weist darüber hinaus einen verbesserten ästhetischen Wert auf, da es infolge der Sprühphase auf die Matrizen mit einer gewünschten Dreidimensionalität erhalten werden kann.
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Das so erhaltene Material eignet sich daher besonders für den Einsatz im Schuh-, Lederwaren-, Möbel- und Kleidungsbereich.
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In der beigefügten Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mehrschichtmaterials anhand eines nicht einschränkenden Beispiels dargestellt.
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1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Mehrschichtmaterials 100, das gemäß der Erfindung hergestellt ist. Das Mehrschichtmaterial 100 umfasst eine Trägerschicht 1 aus koagulierter Mikrofaser und eine Beschichtungsschicht 2 aus Polyurethan. Die Beschichtungsschicht 2 ist auf der Trägerschicht 1 aufgebracht.
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In einer weiteren nicht dargestellten Version ist die Trägerschicht aus einem Stoff oder Zellulosematerial hergestellt. Die Trägerschicht 1 aus koagulierter Mikrofaser und die Beschichtungsschicht 2 stehen in direktem Kontakt miteinander, um auf direkte Weise miteinander gekoppelt zu werden.
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Die Trägerschicht 1 aus koagulierter Mikrofaser bildet eine erste Außenfläche S des Mehrschichtmaterials 100, während die Beschichtungsschicht 2 eine zweite Außenfläche S' des Mehrschichtmaterials 100 bildet.
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Beim Mehrschichtmaterial 100 der Erfindung bilden die beiden gegenüberliegenden Außenflächen S, S' des Mehrschichtmaterials 100 jeweils die Trägerschicht 1 aus koagulierter Mikrofaser und die Beschichtungsschicht 2 aus Polyurethan.
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Dadurch können die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Mehrschichtmaterials 100 optimiert werden.
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Die zweite Außenfläche S' soll normalerweise die Außenseite des erfindungsgemäßen Mehrschichtmaterials 100, d. h. die Oberfläche bilden, die bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Mehrschichtmaterials 100 sichtbar ist. Im Gegensatz dazu soll die erste Außenfläche S die Innenseite des Mehrschichtmaterials 100, d. h. die Oberfläche bilden, die bei der Verwendung des Mehrschichtmaterials 100 nicht sichtbar ist.
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Gleichwohl bildet in einigen Anwendungen die zweite Außenfläche S' die Rückseite des Mehrschichtmaterials 100, und umgekehrt bildet die erste Außenfläche S die Vorderseite des Mehrschichtmaterials 100.
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Das Mehrschichtmaterial 100 weist eine Gesamtdicke „D“ zwischen 0,3 und 2,2 mm auf.
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Die Trägerschicht 1 weist eine Dicke „d“ zwischen 0,3 und 2,1 mm, in einer besonders bevorzugten Version zwischen 0,9 mm und 1,3 mm auf.
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Die Trägerschicht 1 aus koagulierter Mikrofaser ist vorzugsweise aus einer mit Polyurethan koagulierten Polyamid-Mikrofaser herstellt. Die Trägerschicht 1 ist vorzugsweise eine Nylon-6-Mikrofaser.
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Die Trägerschicht 1 aus koagulierter Mikrofaser umfasst etwa 40-60 Gew.-% Polyamid und etwa 60-40 Gew.-% Polyurethan, vorzugsweise etwa 45 bis 55 Gew.-% Polyamid, und 55-45 Gew.-% Polyurethan, insbesondere etwa 50 Gew.-% Polyamid und etwa 50 Gew.-% Polyurethan.
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Die Beschichtungsschicht 2 ist aus Polyurethan hergestellt und weist eine Dicke d1 zwischen 0,05 und 0,3 mm, vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,3 mm auf.
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Die zweite Außenfläche S' des Mehrschichtmaterials 100 ist mit einem Ornament oder Muster abhängig vom ästhetischen Effekt versehen, der zum Erzeugen des erfindungsgemäßen Mehrschichtmaterials 100 erwünscht ist.
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Zum Ausbilden der Beschichtungsschicht 2 aus Polyurethan ist vorgesehen, eine Polyurethan-Flüssigzusammensetzung herzustellen, die das gewünschte Polyol und das gewünschte Isocyanat in den vorliegenden Mengen enthält.
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Die Polyurethanzusammensetzung weist das zumindest teilweise aus einer erneuerbaren Quelle stammende Polyol auf, wobei die erneuerbare Quelle vorzugsweise Weizen und/oder Roggen ist.
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Vorteilhafterweise weist die Polyurethanzusammensetzung einen Gewichtsprozentsatz an Polyol, das aus einer erneuerbaren Quelle stammt, von mehr als 65% des Gesamtgewichts des Polyols, vorzugsweise einen Gewichtsprozentsatz von mehr als 70% auf, sodass die Beschichtungsschicht eine Menge an Polyol aus einer erneuerbarem Quelle zwischen etwa 50-70 Gew.-% aufweist.
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In einer besonders bevorzugten Version liegt der Gewichtsprozentsatz des aus einer erneuerbaren Quelle stammenden Polyols zwischen 72-80 Gew.-%, vorzugsweise bei etwa 74 Gew.-%.
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Die Polyurethanzusammensetzung wird mittels einer Sprühdüse auf eine Trägermatrix aus Silikon gesprüht, um eine Schicht der Polyurethanzusammensetzung auf der Trägermatrix zu bilden.
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Anschließend wird die Trägermatrix mit der Schicht aus der Polyurethanzusammensetzung an die Trägerschicht zum Bilden eines mehrschichtigen Zwischenmaterials gekoppelt.
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Das mehrschichtige Zwischenmaterial wird mittels Laminierzylindern durch Pressen der Trägerschicht und der Trägermatrix zum gegenseitigen Koppeln der Trägerschicht und der Beschichtungsschicht laminiert.
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Das flüssige Polyurethan dringt in das Netz oder generell in die Struktur der Trägerschicht ein, wobei das Eindringen durch den von den Laminierzylindern ausgeübten Druck verstärkt wird.
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Anschließend wird das mehrschichtige Zwischenmaterial in einem Trockenofen auf eine Temperatur zwischen 80-90 °C erhitzt, um das Verdampfen des Lösungsmittels der Polyurethanzusammensetzung und zudem die Netzbildung des Polyurethans zu bewirken.
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Da die flüssige Polyurethanzusammensetzung in das Netz oder generell in die Struktur der Trägerschicht eingedrungen ist, wird mit der Netzbildung eine stabile Bindung zwischen der Trägerschicht und der Beschichtungsschicht aus Polyurethan gebildet.
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Die Trägerschicht und die Beschichtungsschicht werden daher ohne ein erforderliches zusätzliches Klebematerial direkt miteinander verbunden.
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Das erhaltene mehrschichtige Zwischenmaterial wird mittels Laminierzylindern einer Laminierung unterzogen, um zu bewirken, dass die Trägerschicht 1 aus koagulierter Mikrofaser und die Beschichtungsschicht 2 aus Polyurethan aneinander haften.
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Das mehrschichtige Zwischenmaterial wird mittels der Zylinder heißgepreßt, um die Netzbildung des Polyurethans und die stabile Vernetzung zwischen der Trägerschicht 1 aus koagulierter Mikrofaser und der Beschichtungsschicht 2 aus Polyurethan zu bewirken.
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Es bildet sich daher eine Beschichtungsschicht 2 aus Polyurethan, die auf die Trägerschicht 1 aus koagulierter Mikrofaser aufgebracht und an die Trägerschicht 1 aus koagulierter Mikrofaser gebondet ist.
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Auf diese Weise wird die Netzbildung des Polyurethans geschaffen und abgeschlossen und die Bildung einer stabilen Bindung zwischen der Trägerschicht 1 aus koagulierter Mikrofaser und der Beschichtungsschicht 2 aus Polyurethan gebildet.
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Auf diese Weise wird eine chemische Bindung, eine Vernetzung, zwischen dem Polyurethan und der Mikrofaser hergestellt, die eine stabile Verbindung der Trägerschicht 1 aus koagulierter Mikrofaser und der Beschichtungsschicht 2 aus Polyurethan ermöglicht.
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Die Trägerschicht 1 aus koagulierter Mikrofaser und die Beschichtungsschicht 2 sind sehr stabil gebondet.
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Somit wird ein besonders stabiles Mehrschichtmaterial 100 erhalten, bei dem die Schichten sehr stabil verbunden sind.
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Wenn eine Trägermatrix mit einem gewünschten Muster oder Ornament verwendet wird, wird die zweite Außenfläche S' der Beschichtungsschicht 2 aus Polyurethan mit einem Muster oder Ornament versehen, das dem Negativ des Musters oder Ornaments entspricht, das in der Trägermatrix vorgesehen ist.
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Somit wird ein Material erhalten, das eine hohe Widerstandsfähigkeit und eine begrenzte Umweltbelastung aufweist.
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Dies sind die schematischen Modalitäten, die für einen Durchschnittsfachmann zum Herstellen die Erfindung ausreichen; in der praktischen Anwendung können sie daher Varianten enthalten, die den Schutzumfang des innovativen Konzepts nicht beeinträchtigen.
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Die Erfindung kann unter anderem durch die folgenden Beispiele definiert werden.
- 1. Schichtverbundmaterial, insbesondere zur Herstellung von Schuhwerk, Lederwaren, Einrichtungsgegenständen und Kleidung, das zumindest zwei Schichten, nämlich eine erste Trägerschicht und eine zweite Beschichtungsschicht, umfasst, wobei die zweite Beschichtungsschicht aus Polyurethan hergestellt ist und durch Sprühen von Zweikomponenten-Polyurethan auf zumindest eine Matrix und anschließendes Koppeln derselben mit der ersten Trägerschicht erhalten wird.
- 2. Schichtmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Trägerschicht direkt mit der zweiten Überzugsschicht gekoppelt ist.
- 3. Schichtmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Trägerschicht aus einem Stoff oder einem Zellulosematerial oder einer mit Polyurethan koagulierten Polyamid-Mikrofaser hergestellt ist.
- 4. Schichtmaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht aus Mikrofaser mit einer Zusammensetzung von 50 % PA und 50 % PU hergestellt ist.
- 5. Schichtmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Beschichtungsschicht aus 100% Polyurethan hergestellt ist, wobei das Polyurethan aus der Reaktion der reaktiven Komponenten Isocyanat und Polyol erhalten wird und wobei das Polyol teilweise aus erneuerbaren Quellen stammt.
- 6. Verfahren zum Erhalten eines Schichtmaterials, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Phasen umfasst:
- • Anfertigen einer ersten Trägerschicht;
- • Sprühen der reaktiven Komponenten Isocyanat und Polyol auf eine oder mehrere Matrizen zum Bilden einer zweiten Beschichtungsschicht aus 100% Polyurethan;
- • Koppeln der ersten Trägerschicht mit der zweiten Beschichtungsschicht;
- • Trennen der Beschichtungsschicht von der Matrix.
- 7. Verfahren zum Erhalten eines Schichtmaterials nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren Matrizen die Oberflächengeometrie aufweisen, die am Endprodukt gewünscht wird.
- 8. Verfahren zum Erhalten eines Schichtmaterials nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren Matrizen aus Silikon hergestellt sind.
- 9 Verfahren zum Erhalten eines Schichtmaterials nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Sprühphase das Polyol gleichzeitig mit dem Isocyanat auf die eine oder die mehreren Matrizen gesprüht wird.
- 10. Verfahren zum Erhalten eines Schichtmaterials nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyol zumindest teilweise aus einer erneuerbaren Quelle stammt.
- 11. Verfahren zum Erhalten eines Schichtmaterials nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtsmenge des Anteils, der aus einer erneuerbaren Quelle stammt, größer als 65% des Gesamtgewichts des Polyols beträgt, sodass die Beschichtungsschicht eine Menge an Polyol aus einer erneuerbaren Quelle von etwa 50-60 % aufweist.
