EP1138788A1 - Leder und dessen Zurichtung - Google Patents

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EP1138788A1
EP1138788A1 EP01107634A EP01107634A EP1138788A1 EP 1138788 A1 EP1138788 A1 EP 1138788A1 EP 01107634 A EP01107634 A EP 01107634A EP 01107634 A EP01107634 A EP 01107634A EP 1138788 A1 EP1138788 A1 EP 1138788A1
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EP
European Patent Office
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leather
reactor
matrix material
plasma
finishing
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EP01107634A
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English (en)
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Werner Ing. Schmitz
Gottfried Ing. Holzer
Wolfgang Di Vogl
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Lederfabrik Vogl GmbH
Original Assignee
eybl International AG
Lederfabrik Vogl GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/62—Plasma-deposition of organic layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/12—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to leather
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C14—SKINS; HIDES; PELTS; LEATHER
    • C14C—CHEMICAL TREATMENT OF HIDES, SKINS OR LEATHER, e.g. TANNING, IMPREGNATING, FINISHING; APPARATUS THEREFOR; COMPOSITIONS FOR TANNING
    • C14C11/00—Surface finishing of leather

Definitions

  • the invention relates to a novel leather and a Dressing process to obtain special property profiles.
  • the previous dressing of the leather shows that the leather modified in this way is not meets all demands.
  • the demand for better UV resistance or prevention or Reduction of the evaporation of fats the so-called fogging effect. So far tried to avoid this effect by using volatile plasticizers less volatile were replaced.
  • the basis of the invention The task is to propose a leather that has the aforementioned disadvantages excludes, is easy to manufacture and the areas of application and the Service life of the leather increased.
  • the surface of the leather and that Collagen scaffold is covered with a functional protective layer, covering the pores stay unclogged.
  • the surface of the leather consists of a layer of protein fibers, while underneath is the collagen structure consisting of collagen fibers is located, whose webs run irregularly crisscross collagen fibers form.
  • the framework is connected across the width of the leather.
  • the leather according to the invention is characterized in that the surface located protein fibers individually from a protective layer z. B. made of silicone or Polyurethane are sheathed without the fibers sticking to the breathability with special needs. The same applies to the fibers of the collagen structure without the Pores are glued.
  • This dressing is carried out according to the invention in plasma technology at atmospheric pressure ..
  • the leather is treated with plasma technology to achieve the implantation and coating. Surprisingly, it has been shown that when the tanned leather is treated as a substrate with ionized gas by discharge under atmospheric pressure, the matrix particles are deposited on the surface of the leather, that is to say the individual protein fibers, and the leather collagen skeletons are implanted or implanted.
  • the matrix particles preferably consist of silicone or polyurethane.
  • functional layers include: B. SiO 2 , TiO 2 , PU, silicone and indium doped with TiO (known in the art as ITO) as UV protection.
  • the art of the type of dressing according to the invention is that wafer-thin layers are applied to and / or into the leather without the appearance and natural properties such as suppleness and breathability are impaired.
  • the collagen structure is like a random fiber fleece. In contrast to textile fiber fleece, the fiber structure is a coherent fiber structure.
  • Each scaffold fiber is covered. The particles can also be implanted. The scaffold remains open and is not sealed.
  • the dressing according to the invention has the advantage that it takes place dry, instead of the known wet treatment, followed by drying, and wherein more importantly, a coating of the surface as well as a
  • the collagen structure is encased without the natural properties of the Leather substrates such as suppleness and breathability are impaired, as is the case with the known dressing processes.
  • the leather is trimmed according to the invention with a dry plasma treatment become.
  • This type of treatment has the advantage that not only of the matrix the leather surface, but also the underlying collagen structure is recorded. This dressing process is also very energy efficient. No water is used and polluted.
  • the Matrix particles have high kinetic energy and turbulent movements in run in different directions.
  • the creation of a pulsed Voltage at the voltage field of a plasma reactor at atmospheric pressure required, the frequency of the individual pulses in the ultrasound range and the Peak voltage is in the kiloelectron vol range (KeV).
  • the pulses can have the same polarity.
  • the atmospheric plasma is particularly characterized in that the treatment takes place under atmospheric pressure and the gas discharge current through the Use of multiple plasma torches from so-called guns is generated.
  • the matrix material is in the form of a powder or in liquid form introduced the gas flow.
  • the matrix material is nebulized by the plasma flow worn and applied and applied to the substrate with great energy.
  • Both known methods of atmospheric plasma is with gaseous (monomers) and liquid matrix materials.
  • Powdery matrix material can also adhere firmly to the fibers and scaffold to be brought.
  • the leather skin consists of a more or less dense network of collagen fibers, that should be as uniform as possible and what also with one good leather is the case.
  • the collagen network is made by the plasma treatments coated with the matrix particles and even partially penetrated without chemical properties of the leather are changed and especially breathability preserved. With the application of this treatment, a refined Product that has never existed in this quality.
  • the leather according to the invention is against UV radiation as well resistant to the evaporation of fats without suffering from suppleness, because the fats remain inside the leather. This will stop using the so treated leather even at high temperatures, for example in summer in Possible inside a motor vehicle, since drying out is avoided.
  • the coating increases the abrasion resistance and makes cleaning easier.
  • the leather according to the invention is more universal usable and can often replace artificial leather, so that the environment less with the emissions of carbon dioxide that occur during the production of synthetic leather is burdened, because synthetic leather is a petroleum derivative, in its manufacture and disposal carbon dioxide is generated. Natural leather is in contrast to Artificial leather is a renewable raw material that is carbon dioxide neutral.
  • the pre-programming of different substrate properties through the choice suitable reaction gases and matrix materials also enable an anti-fungicide and antibacterial treatment of the leather according to the invention so that it can also find its way into medical technology. It is also within the Possibilities to clean the leather substrate before starting the finishing process undergo activation, d. H. the substrate for the Dressing is made more receptive.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein modifiziertes Leder und die Art der Zurichtung. Gemäß der Erfindung ist dabei die Oberfläche des Leders sowie dessen Kollagengerüst mit einer funktionellen Schutzschicht überzogen, ohne daß eine Verklebung der Fasern die Atmungsaktivität behindert. Die Zurichtung erfolgt dabei plasmatechnisch bei Atmosphärendruck.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein neuartig zugerichtetes Leder sowie auf ein Verfahren zur Zurichtung, um spezielle Eigenschaftsprofile zu erhalten.
Bei der Gerbung werden die Proteine und das Kollagen der Häute in haltbare Verbindungen umgewandelt, ohne daß typische Eigenschaften des Leders wie Zähigkeit, Elastizität, Atmungsaktivität und andere mehr beeinträchtigt werden. Das nach der Gerbung erhaltene Leder kann noch einer sogenannten Zurichtung unterworfen werden, die darin besteht, die Lederoberflächen gegen chemische und mechanische Einflüsse weitgehend zu schützen, eine gleichmäßige Farbe und Glanz über die ganze Lederfläche zu verbreiten sowie besondere optische wie auch griffliche Eigenschaften des Leders zu erlangen. Allgemein gesprochen besteht die Zurichtung in einer Steigerung des Gebrauchswertes des Leders. Diese veredelnden Maßnahmen werden derzeit im Naßverfahren durch Aufsprühen geeigneter Materialien durchgeführt, was den Nachteil hat, daß das Leder anschließend wieder einem Trocknungsprozess unterworfen werden muß. Diese Maßnahmen bewirken zwar die zuvor genannten Vorteile des Leders, mindert aber dessen Atmungsaktivität, die aber gerade als Vorteil des Leders betrachtet wird.
Die bisherige Zurichtung des Leders zeigt also, daß das so modifizierte Leder nicht allen gestellten Forderungen gerecht wird. Zu nennen ist dabei unter anderen noch die Forderung nach einer besseren UV-Beständigkeit oder einer Verhinderung bzw. Verminderung des Ausdünsten von Fetten, dem sogenannten Foggingeffekt. Bisher wurde versucht diesen Effekt zu vermeiden, indem flüchtige Weichmacher durch weniger flüchtige ersetzt wurden. Infolge der Diffusion des Fettgehaltes der Haut bei großer Wärme wird das Leder spröde, was eine längere Haltbarkeit ohne eine besonders intensive Pflege unterbindet. Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Leder vorzuschlagen, das die vorgenannten Nachteile ausschließt, einfach in der Herstellung ist sowie die Einsatzgebiete und die Standzeit des Leders erhöht.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Die Oberfläche des Leders und das Kollagengerüst ist mit einer funktionellen Schutzschicht überzogen, wobei die Poren unverstopft bleiben. Die Oberfläche des Leders besteht aus einer Schicht von Proteinfasern, während sich darunter das aus Kollagenfasern bestehende Kollagengerüst befindet, dessen Stege unregelmäßig kreuz und quer verlaufend Kollagenfasern bilden. Dabei ist das Gerüst über die Breite des Leders zusammenhängend. Das Leder gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die an der Oberfläche befindlichen Proteinfasern einzeln von einer Schutzschicht z. B. aus Silicon oder Polyurethan ummanteln sind, ohne daß eine Verklebung der Fasern die Atmungsaktivität behindert. Gleiches gilt für die Fasern des Kollagengerüstes, ohne daß die Poren verklebt werden. Diese Zurichtung erfolgt gemäß der Erfindung plasmatechnisc bei Atmosphärendruck..
Es liegt also eine Implantation von geeigneten Materialien, wie z. B. Silicon und/oder Polyurethan vor, mit der eine Änderung und Neuerwerb von Eigenschaften des gegerbten Leders bei der Erfindung vorgenommen wird, ohne daß eine spürbare Volumenvergrößerung des behandelten Leders erfolgt, da die Stärke der Ummantelung im Nanometerbereich liegt. Die Proteinfasern der Oberfläche sowie die Fasern des Kollagengerüstes erhalten dabei eine Diffusionssperre.
Zum Erreichen der Implantation und Beschichtung wird das Leder plasmatechnisch behandelt. Es hat sich nämlich überraschend gezeigt, daß bei Behandlung des gegerbten Leders als Substrat mit durch Entladung ionisiertem Gas unter Atmosphärendruck ein Niederschlag der Matrixpartikel auf der Oberfläche des Leders, also den einzelnen Proteinfasern sowie eine Ummantelung bzw. Implantierung der Kollagengerüste des Leders erfolgt. Die Matrixpartikel bestehen dabei vorzugsweise aus Silicon oder Polyurethan. So wie es verschiedene Funktionen gibt, die vom Leder erwartet werden, so gibt es auch verschiedenartige funktionale Schichten, es sei denn man kann mit einem Matrixmaterial mehrere Funktionen gleichzeitig erzeugen. Es wird dann von einer multifunktionalen Schicht gesprochen. Infrage kommen als Funktionsschichten z. B. SiO2, TiO2, PU, Silicon und Indium mit TiO dotiert (in der Fachwelt als ITO bekannt) als UV-Schutz. Andere Funktionen können sein: Scheuerbeständigkeit, voller Griff, Diffusionssperre (antifogging), Fleckabweisung, Unempfindlichkeit gegen Feuchtigkeit usw. Die Kunst der erfindungsgemäßen Zurichtungsart besteht darin, daß auf und in das Leder hauchdünne Schichten auf- und/oder eingebracht werden, ohne daß die Optik und Natureigenschaften wie Geschmeidigkeit und Atmungsfähigkeit beeinträchtigt werden. Das Kollagengerüst stellt sich etwa wie ein Wirrfaservlies dar. Die Faserigkeit ist aber im Gegensatz zu textilem Faservlies ein zusammenhängedes Fasergerüst. Jede Gerüstfaser wird ummantelt. Auch können die Partikel implantiert werden. Dabei bleibt das Gerüst aber offen und wird nicht zugesiegelt.
Die Zurichtung gemäß der Erfindung bietet den Vorteil, daß diese trocken erfolgt, anstelle der bekannten Naßbehandlung, mit anschließender Trocknung, und wobei außerdem was noch wesentlicher ist, eine Beschichtung der Oberfläche sowie eine Ummantelung des Kollagengerüstes erfolgt, ohne daß die Natureigenschaften des Ledersubstrates wie Geschmeidigkeit und Atmungsaktivität beeinträchtigt werden, wie es bei den bekannten Zurichtungsverfahren der Fall ist.
Das Leder wird gemäß der Erfindung mit einer trockenen Plasmabehandlung zugerichtet werden. Diese Behandlungsart hat den Vorteil, daß von der Matrix nicht nur die Lederoberfläche, sondern auch das darunterliegende Kollagengerüst erfaßt wird. Zudem ist dieses Zurichtverfahren sehr energiesparend. Es wird kein Wasser verbraucht und verunreinigt.
Zur Implantierung der Matrixpartikel in das Leder ist es erforderlich, daß die Matrixpartikel eine hohe kinetische Energie besitzen und turbulente Bewegungen in unterschiedlichen Richtungen ausführen. Dazu ist das Anlegen einer gepulsten Spannung an das Spannungsfeld eines Plasmareaktors bei Atmosphärendruck erforderlich, wobei die Frequenz der einzelnen Pulse im Ultraschallbereich und die Spitzenspannung im Kiloelektronenvolbereich (KeV) liegt. Die Pulse können dabei eine gleiche Polarität aufweisen.
Das Atmosphärenplasma zeichnet sich dadurch besonders aus, daß die Behandlung unter Atmosphärendurck erfolgt und der Gasentladungsstrom durch die Verwendung von mehreren Plasmabrennern von sogenannten Guns erzeugt wird. Das Matrixmaterial wird erfindungsgemäß dabei als Pulver oder in liquider Form in den Gasstrom eingebracht. Das Matrixmaterial wird vernebelt, vom Plasmastrom getragen und mit großer Energie auf das Substrat auf- und eingetragen. Bei den bekannten Verfahren des Atmosphärenplasmas wird mit gasförmigen (Monomere) und liquiden Matrixmaterialien gearbeitet. Bei dem hier vorliegenden Verfahren kann auch pulverförmiges Matrixmaterial haftfest um die Fasern und das Gerüst gebracht werden. Durch die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen ausgeprägten Turbulenzen der Matrixpartikel, die mit hoher Energie in dem Spannungsfeld bewegt werden, hat es sich nämlich gezeigt, neben dem liquiden auch pulverförmiges Matrixmaterial verwenden zu können, um die Partikel in die Proteinfasern sowie das Kollagengerüst des Substrates zu implantieren sowie Fasern und Gerüst zu ummanteln. Im Atmosphärenplasma wird der Aggregatzustand des hinzugegebenen Matrixmaterials nicht verändert. Gas bleibt Gas und festes Material bleibt festes Material. Lediglich die Konsistenz wird geändert, wenn festes Material in Pulverform in den auf das Substrat gerichteten Plasmastrom einrieselt und dadurch vernebelt wird, ohne seinen Aggregatzustand zu ändern. Zum Vernebeln ist lediglich eine gewisse Energiezufuhr nötig. Damit ist die Gewähr gegeben, daß das vernebelte Material seine Eigenschaften behält und die Moleküle als Funktionsträger unbeschädigt die gesuchten Materialeigenschaften auf das Substrat übertragen. Diese Eigenschaft ist dann besonders wichtig, wenn mit einer einzigen Matrix dem Substrat mehrere Eigenschaften verliehen werden sollen.
Von der Tierhaut werden durch Gerben nur die Retikularschicht der Lederhaut und die Papillarschicht der Lederhaut zu einem verarbeitbarem Leder zugerichtet. Die Lederhaut besteht aus einem mehr oder weniger dichten Geflecht aus Kollagenfasern, das möglichst gleichmäßig ausgebildet sein soll und was auch bei einem guten Leder der Fall ist. Das Kollagengeflecht wird durch die Plasmabehandlungen mit den Matrixpartikel ummantelt und sogar zum Teil durchdrungen, ohne daß chemische Eigenschaften des Leders geändert werden und vor allem die Atmungsaktivität erhalten bleibt. Mit der Anwendung dieser Behandlung wird ein veredeltes Produkt erzielt, das es bisher in dieser Qualität nicht gegeben hat.
Durch die Wahl einerseits des Reaktionsgases und andererseits des Matrixmaterials können u. a. noch weitere Eigenschaften des Leders erzielt werden, die beispielhaft genannt werden. Das Leder gemäß der Erfindung ist gegen UV-Bestrahlung sowie gegen eine Ausdünstung von Fetten beständig, ohne daß die Geschmeidigkeit leidet, da die Fette innerhalb des Leders verbleiben. Dadurch wird die Verwendung des so behandelten Leders auch bei hohen Temperaturen zum Beispiel im Sommer im Inneren eines Kraftwagens möglich, da eine Austrockung vermieden wird. Die Scheuerfestigkeit wird durch die Ummantelung erhöht und die Reinigung erleichtert. Außerdem ist durch die Veredlung gemäß Erfindung das Leder universeller einsetzbar und kann vielfach an Stelle von Kunstleder treten, so daß die Umwelt weniger mit dem bei Herstellung von Kunstleder entstehenden Ausstoß von Kohlendioxyd belastet wird, denn Kunstleder ist ein Erdölderivat, bei dessen Herstellung und Entsorgung Kohlendioxyd erzeugt wird. Naturleder ist im Gegensatz zum Kunstleder ein nachwachsender Rohstoff, der kohlendioxydneutral ist.
Die Vorprogrammierung verschiedener Substrateigenschaften durch die Wahl geeigneter Reaktionsgase und Matrixmaterialien ermöglicht auch eine antifunigizide und antibakterielle Ausrüstung des Leders gemäß der Erfindung, so daß dieses auch in die Medizintechnik Eingang finden kann. Es liegt auch im Rahmen der Möglichkeiten, das Ledersubstrat zur Säuberung vor Einleiten des Veredlungsverfahrens einer Aktivierung zu unterziehen, d. h. das Susbstrat für den oder die Zurichtvorgänge aufnahmefähiger gemacht wird.
Da sich die Ummantelung der Proteinfasern der einzelnen ein Gerüst bildenden Kollagenfasern im Nanometerbereich befindet, ist keine spürbare Volumenvergrößerung zu befürchten. Allgemeinen kann gesagt werden, daß sich die Funktionalität des Leders gemäß der Erfindung erhöht und damit dessen Gebrauchswert.

Claims (9)

  1. Gegerbtes Leder aller Art zur Verwendung auf dem gesamten Gebiet der Lederverarbeitung,
    dadurch gekennzeichnet, daß die aus Proteinfasern bestehende Oberfläche des Leders sowie die darunter befindlichen das Gerüst bildenden Kollagenfasern mit einer die Poren offen lassenden Schutzschicht ummantelt sind.
  2. Verfahren zur Veredlung von gegerbtem Leder aller Art nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Leder als Substrat einer Plasmabehandlung im Reaktor unter Atmosphärendruck ausgesetzt ist, wobei das Matrixmaterial vernebelt vom Plasmastrom getragen und mit großer Energie auf das Substrat auf- und eingetragen wird.
  3. Verfahren zur Veredlung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß es mittels eines inerten Reaktionsgases im Reaktor aktiviert und/oder gereinigt wird.
  4. Verfahren zur Veredlung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß im Plasmareaktor Silikon als Matrixmaterial verwendet ist.
  5. Verfahren zur Veredlung nach Anspruch 2
    dadurch gekennzeichnet, daß als Matrixmaterial im Reaktor Polyurethan verwendet ist.
  6. Verfahren zur Veredlung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß als Matrixmaterial mit Titanoxyd dotiertes Indium (ITO) verwendet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 4, 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Matrixmaterial als Flüssigkeit in den Gasstrom des Reaktors gegeben wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 4, 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß pulvriges Matrixmaterial dem Gasstrom des Reaktors zugesetzt wird.
  9. Verfahren zur Veredlung nach Anspruch 2 in Verbindung mit einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß dem Spannungsfeld des Reaktors eine gepulste Spannung überlagert ist, wobei die Frequenz der einzelnen Pulse im Ultraschallbereich und die Spitzenspannung im Kiloelektronenvoltbereich angesiedelt sind.
EP01107634A 2000-03-30 2001-03-28 Leder und dessen Zurichtung Expired - Lifetime EP1138788B1 (de)

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