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Verfahren zur Herstellung von geformten Gegenständen lederartiger
Beschaffenheit aus Fasern und Bindemitteln Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur Herstellung von geformten Gegenständen lederartiger Beschaffenheit aus Fasern
und Bindemitteln.
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Es ist bereits bekannt, durch Imprägnieren von lockeren Faservliesen,
wie sie z. B. durch Krempeln von Faserstoffen erhalten werden, mit Bindemitteln
nicht gewebte Band- oder plattenförmige Erzeugnisse herzustellen, die als Kunstleder
Verwendung finden. Solche Erzeugnisse unterscheiden sich im allgemeinen noch beträchtlich,
sowohl in ihrem Griff als auch in anderen Eigenschaften, insbesondere in ihrer Festigkeit
und Elastizität, von natürlichem Leder. Es ist weiterhin bekannt, zur Herstellung
von geformten Gegenständen einen mit Bindemitteln imprägnierten Faserverband zu
verwenden. Hierbei werden lose Fasern in Gegenwart einer Schlämmflüssigkeit, jedoch
ohne Bindemittel durch Pressen in Formen in poröse Körper geeigneter Gestalt übergeführt.
Die Schlämmflüssigkeit wird dann durch Pressen oder Erhitzen entfernt und der getrocknete
Faserstofformling mit Bindemitteln durchimprägniert. Der so erhaltene Körper wird
getrocknet und in Preßformen auf die gewünschten Abmessungen zusammengepreßt. Man
erhält hierbei harte, starre Körper von hoher mechanischer Festigkeit, die aber
keinen Ledercharakter
haben und auch überall dort nicht verwendet
werden können, wo es auf die Elastizität der Formkörper ankommt.
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Es wurde nun gefunden, daß man geformte Gegenstände lederartiger Beschaffenheit,
großer Festigkeit, gleichzeitig aber erheblicher Elastizität dadurch herstellen
kann, daß man in bekannter Weise auf trockenem Wege, z. B. durch Krempeln hergestellte
und mit Bindemitteln imprägnierte Faservliese unter Vermeidung von Spannungen mit
basischen Ouellungsmitteln bis zur Quellung der Fasern behandelt, die Ouellungsmittel
entfernt und die so erhaltenen Produkte, gegebenenfalls nach dem Trocknen, in Formen
preßt. Es ist zwar bekannt, auf nassem Wege durch Verfilzen erhaltene Faserverbände
mit Bindemitteln zu imprägnieren, wobei durch das Bindemittel Quellungserscheinungen
an der Gerüstsubstanz der einzelnen Faserteilchen hervorgerufen werden können. Konkrete
Angaben über diese Erscheinungen und ihren Ursprung wurden nicht gemacht. Zwar wurden
nach dem bekannten Verfahren die Faserprodukte mit Alkalien behandelt, doch erfolgt
diese Behandlung vor der Imprägnierung. Im Gegensatz hierzu ist es erfindungsgemäß
wichtig, daß die auf trockenem Wege hergestellten und bereits imprägnierten Faservliese
mit Quellungsmitteln behandelt werden, worauf diese Quellungsmittel entfernt wurden.
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Als Ausgangsstoffe für erfindungsgemäße Verfahren können natürliche
oder künstliche Fasern vegetabilischer oder animalischer Herkunft, z. B. Baumwolle,
Bastfasern, Holzfasern, Haare, Hautfasern, Lederfasern, Wolle, Seide, Kunstseide,
Zellwolle u. dgl., verwendet werden. Die verschiedenen Fasern können auch miteinander
vermischt verwendet werden.
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Diese Fasern können vor ihrer Verarbeitung verschiedenen, an sich
bekannten Vorbehandlungen zur Erhöhung ihrer Saugfähigkeit, Formbarkeit und Elastizität
unterworfen werden. Die Fasern können z. B. durch Kochen aufgeschlossen, mit Oxydationsmitteln,
wie unterchloriger Säure, Peroxyden oder Persalzen, oder mit Reduktionsmitteln,
wie schwefliger Säure, deren Salzen, z. B. Natriumbisulfit, oder sonstigen Verbindungen,
z. B. Formaldehydverbindungen, behandelt oder mit Netzmitteln getränkt werden. Diese
Vorbehandlung wird den Fasern eine erhöhte Saugfähigkeit verleihen; dadurch wird
erreicht, daß hei der Imprägnierung das Bindemittel in das Innere der einzelnen
Fasern dringt. Außerdem wird infolge der durch die Vorbehandlung erhöhten Elastizität
und Formbarkeit der Fasern ihre endgültige Verformung erleichtert.
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Die gegebenenfalls vorbehandelten Fasern werden in an sich bekannter
Weise durch eine Krempel oder eine ähnliche Vorrichtung geleitet und hierbei zu
einem zusammenhängenden Vlies aus mehr oder weniger weitgehend verfilzten Fasern
verarbeitet. Durch gleichzeitige Verwendung von mehreren Krempelsätzen, die in verschiedenen
Richtungen zueinander arbeiten, kann man erreichen, daß das Endvlies einen bestimmten
Richtungseffekt besitzt. Man kann aber auch von Faservliesen ausgehen, die Fasern
in einem nahezu gleichgerichteten Zustande enthalten, indem also die Fasern nur
so weit verfilzt sind, daß sich das Vlies selbst tragen kann.
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Die so erhaltenen Faservliese können auf verschiedene bekannte Weise
mit verschiedenen Bindemitteln imprägniert -werden. Es können natürliche Bindemittel,
wie Kautschuk, oder künstliche Bindemittel, z. B. Kunstharze auf Phenol- oder Harnstoffgrundlage,
Polymerisate, Mischpolymerisate oder Polymerisatgemische ungesättigter organischer
Verbindungen, insbesondere von Vinylverbindungen, Akrylverbindungen, Styrol sowie
ungesättigten Kohlenwasserstoffen verwendet werden. Die Bindemittel können in festem
oder flüssigem Zustand zur Anwendung gelangen. Mit besonderem Erfolge verwendet
man wäßrige Emulsionen oder Suspensionen der genannten Bindemittel, z. B. natürlichen
Latex oder Kunstlatice. Gegebenenfalls können die Bindemittel auch in Form ihrer
Lösungen in organischen Lösungsmitteln angewandt werden. Bei der Wahl des Bindemittels
ist auf das später zu wählende Quellungsmittel, bzw. umgekehrt, Rücksicht zu nehmen.
Insbesondere muß verhindert werden, daß die zur Anwendung gelangenden Bindemittel
in den später zu verwendenden Quellungsmitteln gelöst werden, so daß der Zusammenhalt
der imprägnierten Faservliese leidet.
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Den zu verwendenden Bindemitteln können verschiedene Zusatzstoffe,
z. B. Weichmacher, Netzmittel, Koagulierungsmittel, hitzeempfindlich machende Stoffe,
Füllstoffe, Verdickungsmittel, Vulkanisationsmittel, Vulkanisationsbeschleuniger;
Alterungsschutzmittel, Farbstoffe usw., zugesetzt werden.
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Die Imprägnierung der Faservliese mit Bindemitteln kann je nach Form
der verwendeten Bindemittel auf verschiedene bekannte Weise erfolgen. Die Faservliese
können mit festen Bindemitteln, z. B. mit thermoplastischen Polymerisaten ungesättigter
organischer Verbindungen, wie Polyvinylverbindungen oder Butadien- und Isoprenpolymerisaten
oder Mischpolymerisaten aus Vinylverbindungen und ungesättigten Kohlenwasserstoffen
in Pulverform eingestreut und dann zwischen erhitzten Walzen verpreßt werden. Werden
Bindemittellösungen oder --emulsionen verwendet, so kann man die- Faservliese durch
Tauchen, Bespritzen oder Behandlung mit den flüssigen, gegebenenfalls auch schaumförmigen
Bindemitteln zwischen Walzen imprägnieren. Die Imprägnierung muß so weit getrieben
werden, daß die Fasern so stark mit den Bindemitteln umhüllt bzw. verklebt werden,
daß die daraus entstehenden Flächengebilde durch anschließende Behandlung mit Quellungsmitteln
in ihrer Struktur nicht beschädigt werden.
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Die Menge der zu verwendenden Bindemittel ist von ihrer Natur sowie
von der Natur der Fasern abhängig. Erfahrungsgemäß erhält man im allgemeinen
die
günstigsten'Ergebnissebei Anwendung von 9o bis 12o % des Bindemittels, bezogen auf
das Gewicht der Fasern.
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Die mit Bindemitteln imprägnierten Faservliese können entweder direkt
im Anschluß an die Imprägnierung oder aber nach dem Trocknen und gegebenenfalls
Vorpressen, z. B. zwischen Kalanderwalzen, der Behandlung mit basischen Ouellungsmitteln
für die Fasern unterzogen werden. Bei Anwendung einer Naßimprägnierung können die
imprägnierten Vliese in noch feuchtem Zustand weiterbehandelt werden, wobei man
darauf achten muß, daß die verklebende Wirkung der Bindemittel sich so entfaltet
hat, daß der entstandene Faserverband sich nicht mehr lösen kann. Man kann aber
auch die mit Flüssigkeiten imprägnierten Faservliese zunächst trocknen, dann kalandern
und erst hierauf mit Quellungsmitteln behandeln. Als geeignete Quellungsmittel kommen
in erster Linie Basen, insbesondere Natronlauge, Kalilauge, Ammoniak oder auch Soda
in Frage. Die Wahl der Quellungsmittel sowie ihre Konzentration richtet sich nach
der Natur der Fasern, aus denen die zu behandelnden Vliese bestehen, und muß mit
dem Ziele erfolgen, die Fasern zur Ouellung zu bringen.
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Die Behandlung mit Quellungsmitteln erfolgt unter Vermeidung von Spannungen
durch Eintauchen oder Einführen der Flächengebilde in Bäder aus den geeigneten Quellungsmitteln.
Die Behandlung kann kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt werden. Nach
der gewünschten Einwirkung der Ouellungsmittel werden diese durch Waschen mit Wasser
oder durch Anwendung von Neutralisationsmitteln, z. B. durch Säuern und Auswaschen
gebildeter Salze, entfernt. Gegebenenfalls wird die Behandlung mit Ouellungsmitteln
nach dem Auswaschen wiederholt.
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Bei der Behandlung mit Quellungsmitteln tritt eine mehr oder weniger
starke Quellung der in den imprägnierten Vliesen enthaltenen Fasern auf. Während
der Entfernung der Quellungsmittel schrumpfen die Fasern mehr oder weniger zusammen.
Es ist wünschenswert, daß eine möglichst starke Schrumpfung des Materials erreicht
wird, vorzugsweise um 25 bis 4.0%. Durch diese Behandlungen findet eine erhebliche
Verdichtung der Flächengebilde statt, die sich im Zunehmen ihrer Stärke und Erhöhung
ihrer Festigkeit äußert. Außerdem wird die Oberfläche der Gebilde so beeinflußt,
daß sie einerseits eine Musterung erhalten, die den natürlichen, gewachsenen Ledernarben
entspricht, und andererseits einen ledergleichen, elastischen Griff erlangen.
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Die quellende Behandlung kann kontinuierlich auf Textilveredelungsmaschinen
ausgeführt werden, wobei darauf zu achten ist, daß die Flächengebilde während der
Behandlung mit Quellungsmitteln ohne Spannung durch die Maschinen laufen.
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Die Behandlung der imprägnierten Faservliese mit basischen Quellungsmitteln
bis zur Quellung der Fasern und die Entfernung der Quellungsmittel bilden an sich
den Gegenstand des älteren Patents 74.2 219. Erfindungsgemäß werden die so behandelten
Produkte in geformte Gegenstände übergeführt.
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Die durch Imprägnierung und Quellung erhaltenen Flächengebilde können
getrocknet werden und hierauf in Formen gepreßt werden. Vielfach ist es jedoch zweckmäßig,
nach dem Trocknen das Material in an sich bekannter Weise einer erneuten Imprägnierung
mit Bindemitteln zu unterwerfen. Hierzu können die bereits genannten Bindemittel
sowie die bereits angeführten Imprägnierungsmethoden verwendet werden. Es hat sich
gezeigt, daß das mit Ouellungsmitteln behandelte Material für die Aufnahme von Bindemitteln
besonders geeignet ist. Werden die Faservliese sowohl vor der quellenden Behandlung
als auch danach imprägniert, so wird bei der Erstimprägnierung nur ein Teil der
sonst verwendeten Bindemittel angewandt. Zweckmäßig werden bei der Erstimprägnierung
7o bis 9o % des Fasergewichtes an Bindemitteln aufgebracht, während bei der zweiten
Imprägnierung noch weitere 2o bis 5o% hinzukommen. Durch diese zweite Imprägnierung
werden die Flächengebilde erheblich verstärkt.
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Nach einer besonders günstigen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden die imprägnierten gequollenen und gegebenenfalls wieder imprägnierten Faservliese
in möglichst wenig gepreßtem Zustande auf Walzen mit Wasserdampf behandelt. Hierdurch
tritt eine weitere weitgehende Verfilzung und Verdichtung des Materials ein. Das
Dämpfen des Materials wird zweckmäßig auf einem Walzenpaar durchgeführt. Auf der
einen Walze ist eine Rolle eines möglichst harten und festen Stoffes, z. B. dichtem
Nessel, aufgewickelt. Diese Rolle wird von der ersten Walze auf die zweite gewickelt,
die perforierte Wandungen hat, durch die Dampf hineingeblasen werden kann. Beim
Abwickeln dieses Stoffes von der ersten Walze auf die zweite Walze wird gleichzeitig
das zu dämpfende flächenförmige Gebilde in die Stoffrolle eingewickelt. Während
des Einwickelns wird durch die hohle Achse der Walze in ihr Inneres Dampf eingeführt,
der durch die Perforierungen in die Geweberolle dringt. Die Dämpfung wird beim Abwickeln
des Stoffes einerseits und des flächenförmigen Gebildes andererseits fortgesetzt.
Der Vorgang kann wiederholt werden. Durch diese Dämpfung unter rollendem Druck wird
das Material so stark verfilzt, daß es eine außerordentlich hohe innere Festigkeit
erhält.
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Die endgültige Formgebung des gequollenen oder des nach der Ouellung
wiederholt imprägnierten und/oder gedämpften Materials kann in mehr oder weniger
feuchtem Zustande erfolgen. Vielfach ist es vorteilhaft, das Material zunächst in
an sich bekannter Weise in der Wärme vorzupressen, hierauf gegebenenfalls wiederanzufeuchten
und erst dann zur endgültigen Formgebung zu pressen. Auch -die endgültige Formgebung
wird zweckmäßig in der Wärme bei Temperaturen von 6o bis 2oo° C, vorzugsweise bei
8o bis 16o°, durchgeführt.
Das Pressen erfolgt mit Hilfe gewöhnlicher
Preßformen. Es kann in mehreren Stufen durchgeführt werden. Vielfach ist es zweckmäßig,
das Pressen unter Verschiebung der Fasern der Formgebilde gegeneinander durchzuführen.
Hierbei können verschiedene Preßstempel angewandt werden, die Pressungen in verschiedenen
Richtungen gleichzeitig oder nacheinander ausführen. Eine solche Pressung unter
Verschiebung der Fasern kann z. B. dadurch durchgeführt werden, daß die Formgebilde
hochkant in eine Stauchform eingeführt werden und in dieser einer Stauchpressung
unterworfen werden.
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Nach einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird das Material vor der endgültigen Formgebung in an sich bekannter Weise zerkleinert.
Die Zerkleinerung erfolgt in feuchtem Zustande, vorzugsweise unter Schonung der
Fasern. Sie wird aus diesem Grunde unter Anwendung von Zerkleinerungsvorrichtungen
durchgeführt, die den Faserverband möglichst wenig beschädigen, z. B. langsam arbeitende
Vorrichtungen, bei denen abwechselnd lösende und schneidende Werkzeuge neben- bzw.
hintereinander wirken. Die so unter Schonung der Fasern erhaltenen Stücke werden
in bereits geschilderter Weise in Formen zu den gewünschten Formkörpern verpreßt.
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Die erfindungsgemäß hergestellten Formkörper haben nicht nur eine
dem natürlichen Leder weitgehend ähnliche Beschaffenheit, sondern zeichnen sich
durch eine ganz besondere Dichtigkeit, Festigkeit und Elastizität aus und können
für mannigfaltige Zwecke Verwendung finden. mit $indemitteln imprägnierte Faservliese
unter Vermeidung von Spannungen mit basischen Quellungsmitteln, z. B. Natronlauge,
bis zur Quellung der Fasern behandelt, die Quellungsmittel z. B.. durch Waschen
mit Wasser oder Neutralisieren und Auswaschen der gebildeten Salze entfernt und
die so erhaltenen, gegebenenfalls getrockneten Produkte, zweckmäßig bei Temperaturen
von 6o bis 2oo°, vorzugsweise 8o bis 16d°, preßt.
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2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man das
mit@Quellungs.mitteln behandelte Material in an sich bekannter Weise erneut mit
Bindemitteln imprägniert.
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3. Verfahren nach Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
man das mit Quellungsmitteln behandelte und gegebenenfalls erneut mit Bindemitteln
imprägnierte Material auf Walzen mit Wasserdampf behandelt, vorzugsweise derart,
daß das Material in einen auf eine Walze aufgewickelten Stoff eingewickelt und durch
die Walze mit Wasserdampf behandelt wird.
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q.. Verfahren nach Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
man das imprägnierte, gequollene, gegebenenfalls erneut imprägnierte und mit Wasserdampf
behandelte Vlies vor der endgültigen Formgebung in an sich bekannter Weise vorzugsweise
in der Wärme vorpreßt und gegebenenfalls wieder anfeuchtet.
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5. Verfahren nach Ansprüchen i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß
man das Material vor der endgültigen Formgebung in an sich bekannter Weise zerkleinert.