EP1511809A1 - Dreidimensionaler formkörper mit lederartiger oberfläche - Google Patents

Dreidimensionaler formkörper mit lederartiger oberfläche

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Publication number
EP1511809A1
EP1511809A1 EP03732488A EP03732488A EP1511809A1 EP 1511809 A1 EP1511809 A1 EP 1511809A1 EP 03732488 A EP03732488 A EP 03732488A EP 03732488 A EP03732488 A EP 03732488A EP 1511809 A1 EP1511809 A1 EP 1511809A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
leather
fibers
pulp
weight
fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03732488A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian KÖTTER
Martin Mangold
Reimund Piatkowski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HP Chemie Pelzer Research and Development Ltd
Original Assignee
HP Chemie Pelzer Research and Development Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10248381A external-priority patent/DE10248381A1/de
Application filed by HP Chemie Pelzer Research and Development Ltd filed Critical HP Chemie Pelzer Research and Development Ltd
Publication of EP1511809A1 publication Critical patent/EP1511809A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L89/00—Compositions of proteins; Compositions of derivatives thereof
    • C08L89/04—Products derived from waste materials, e.g. horn, hoof or hair
    • C08L89/06—Products derived from waste materials, e.g. horn, hoof or hair derived from leather or skin, e.g. gelatin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L7/00—Compositions of natural rubber
    • C08L7/02—Latex
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/4935—Impregnated naturally solid product [e.g., leather, stone, etc.]

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of three-dimensional molded skins with a leather-like surface and the molded articles obtainable by this process.
  • the main component of leather fiber is the leather fiber ground from leather residues.
  • polymeric binders such as natural latex, polyacrylates, polyvinyl acetates as well as their copolymers and various additives.
  • the properties are determined by the type of production, the density and above all by the components - leather fiber and binder. Since the effect of leather fiber is paramount, you can say that leather fiber not only looks like leather, but also smells and feels like it. In contrast to leather, the properties are more uniform due to the usual production as sheet goods. Until the end of the 1950s, leather fiber was still manufactured by hand in so-called sieve boxes, so in the 1960s and 1970s most companies switched to continuous production on modified Fourdrinier machines, as is known from the paper industry.
  • leather waste is known from "Ulimann's Encyclopedia of Industrial Chemistry", 4th ed. Vol. 16, p. 174. After this, leather waste can be shredded and then processed into leather fiber materials. This includes single-layer fabrics made of leather fibers and binders. Thereafter, the leather fiber materials are used for baggage goods, but above all in shoe manufacture and for technical leather seals.
  • the leather waste is, for example, fiberized wet or dry in beating mills or wet in toothed disk mills and refiners or also in grinding hollands, the fibers having a length of 0.1 to 15 mm.
  • Binder Water-insoluble, in particular natural or artificial rubber latexes and dispersions of acrylic ester, vinyl ester and isobutylene polymers and copolymers have proven successful as binders.
  • the amount of binder is between 8 and 40%.
  • leather fiber materials with higher proportions (20 to 30%) of water-insoluble binders the character of the binder predominates.
  • the fiber character predominates; these materials are more absorbent and leather-like.
  • DE 34 17 369 C2 discloses a method for producing an injection-moldable composite material in which a polyester-cotton mixed fiber from waste material is fused with a polyolefin.
  • the material produced in this way lacks sufficient water absorption as well as the leather-typical grip properties.
  • WO 94/02300 describes molded parts with leather-like surface properties in the automotive sector, comprising a thermoplastic or elastic thermosetting plastic and ground leather waste in an amount of up to 95% by weight, based on the molded part.
  • the object of the present invention is to provide a method for the direct production of three-dimensional shaped articles from leather fiber materials.
  • the aforementioned object is achieved by a process for producing three-dimensional molded skins with a leather-like surface, which is characterized in that the porous surface of a suction tool with the geometry of the three-dimensional molded body is introduced into a pulp containing leather fibers, suspending agents and binders on the surface of the suction tool by applying a vacuum in the suction tool to deposit the pulp leather fibers in a desired layer thickness, then feed the surface of the suction tool to a pressing tool and compress the leather fiber layer, optionally profiling the surface and, if necessary, partially or completely drying and providing the leather fiber surface with a surface finish.
  • the main raw material is leather fibers. They are divided primarily according to the Gerbart. The focus is on chrome tanning (wet blue) and vegetable tanning, and more recently also glutardialdehyde tanning (wet white).
  • chrome-tanned fibers represent the largest fraction. They are obtained, for example, from the tanneries in the form of chrome shavings.
  • a cowhide is unevenly thick, usually 4 to 5 mm, the desired leather should usually be 1 to 1.5 mm thick. So you want to split the skin into several layers and then level them with a rotating knife. This is not untanned because it is too flexible. Fully tanned, it is too expensive because then a large part of the chemicals used for tanning are lost again with the shavings. That is why the skin is only pre-tanned before folding and you get a preliminary stage of the leather, the wet blue and the shavings. This means that the shavings must be tanned, greased and colored in the same way as the tanner's process. Since chrome-tanned leather is generally particularly soft and flexible, particularly soft leather fiber material can also be produced from chrome shavings.
  • Vegetable-tanned shavings are mainly obtained in the form of lead frames, which remain after the shoe soles have been punched. Such leathers are fully tanned, very strong, but also very rigid. The ideal raw material for parts that need to maintain good shape. If, on the other hand, suppleness is required, a greater effort must be made in the formulation. Nevertheless, vegetable tanning is particularly interesting for automotive interior trim because, unlike chrome tanning, it enables less shrinkage when exposed to high temperatures. In addition, the embossability is significantly better than with leather fiber from chrome-tanned chips.
  • Glutardialdehyde tanning is mostly used in combination with other devices and provides chrome-free leather with good heat shrinking behavior.
  • the corresponding shavings are even weaker than the chrome shavings.
  • the production of leather fiber from wet white shavings is relatively complex, the softness that we are used to from chrome rebate shavings has not been achieved so far.
  • non-collagen fibers such as cellulose
  • Cotton or plastic fibers such as polyamide fibers can have advantages such as increasing production speed or improving mechanical ones Properties cause, but these mostly longer fibers often cause problems regarding the surface smoothness after coating.
  • the leather characteristics decrease significantly with increasing foreign fiber content. Nevertheless, the present invention also includes the use of these foreign fibers
  • the production of leather fiber is similar to that of paper.
  • the leather residues are dry comminuted, for example, in a cutting mill and then wet-ground to the desired fiber length, preferably 0.1 to 15 mm, in particular 0.2 to 3 mm.
  • the fatliquor is of particular importance.
  • the fat-water emulsion must be stabilized so that the fat is completely absorbed onto the leather fiber and penetrates into the capillary spaces.
  • the degree of flocculation is also determined by the fatliquor. If the fibers floc too fine, you get an excellent molded body and thus an excellent surface, but the leather fiber material becomes too hard. Too coarse flocculation results in good softness, but not enough cohesion of the fibers and therefore poor strength. It goes without saying that the fat should be low in fogging.
  • the binder in the pulp to be used according to the invention preferably consists of thermoplastic and / or thermosetting material and is in particular selected from natural rubber, polyurethanes, polyacrylates, dispersions of acrylic esters, vinyl esters and isobutylene polymers and copolymers or a vinyl acetate.
  • the pulp contains the aforementioned binder, for example in an amount of 10 to 50% by weight, in particular in an amount of 15 to 30% by weight.
  • the binder is preferably added as a latex. Latex is made up of tiny polymer particles suspended in water. In order to keep such a suspension stable, the latex particles are usually electrically charged on the surface. As a result, they repel each other; agglomeration and failures are prevented. If the leather fibers now have a charge opposite the latex particles, they coagulate directly on the fiber. By optimally setting the charge ratios, it is possible to use very large quantities of binder without this affecting the sewage treatment plant.
  • the porous surface of a suction tool - which can have both a positive and a negative shape - with the geometry of the three-dimensional shaped body is introduced into the pulp thus obtained.
  • the leather fibers are deposited in a desired layer thickness on the surface of the suction tool.
  • the suction tool with the leather fibers adhering to the surface is fed to a pressing tool and the leather fiber layer is dewatered and compacted, optionally profiled on the surface, thereby partially or completely dried in a separate step, if necessary and provided with a surface preparation. Then the surface can be smoothed with satin and sanding.
  • the porous surface of a sintered powder metal, a ceramic, a metal foam, a plastic foam or a sieve is particularly preferably used for producing the shaped body.
  • This porous surface has the geometry of the three-dimensional shaped body, for example an armrest or a dashboard of a motor vehicle.
  • an aqueous pulp is particularly preferably used according to the invention.
  • a pulp which contains leather fibers in an amount of 0.1 to 10% by weight, in particular in an amount of 0.5 to 2% by weight.
  • the desired surface properties of the molded parts to be produced can be produced by known methods of stamping, grinding, plasma treatment, corona treatment, by sandblasting or shot peening.
  • the method according to the invention is particularly preferably such that the leather fibers are applied in a dry layer thickness of 0.1 to 6 mm, in particular 0.1 to 2 mm, particularly 0.3 to 0.6 mm. It is obvious to the person skilled in the art that the leather fibers must be applied in a higher density when moist from the leather fiber pulp shrink them a lot after drying.
  • dry layer thickness naturally encompasses moldings which still have a low residual moisture content of approximately 15-30%, for example, after they have been dried at 70 ° C. for 2 minutes.
  • the binder forms a film during drying.
  • the binder can be polymerized, polycondensed and / or crosslinked.
  • the collagen fibers are naturally also crosslinked with one another by the binder, if appropriate also existing foreign fibers.
  • thermoplastic and / or thermosetting plastic materials For the production of moldings with a complicated geometry, it is possible to use a pressing tool with movable slides to form undercuts. This is a technique, in particular in the automotive sector, for the production of corresponding molded articles from thermoplastic and / or thermosetting plastic materials.
  • the finish can be applied to the dried leather fiber layer in a manner known per se.
  • brushing or spraying onto the leather fiber layer after drying and / or the pressing tool surface before compacting is appropriate.
  • the shaped bodies with a leather-like surface particularly preferably comprise furniture, clothing, accessories, system parts, facings and claddings, in particular for the vehicle sector.
  • the vehicle area floor linings, trunk linings,
  • Roof linings, dashboard linings, switches, gear lever handles, door handles and / or steering wheel covers are just as suitable as seat cushions, seat backrests or hat racks etc.
  • the leather fibers can be used wherever the optical properties play an important role. However, a sound-absorbing effect is also important.
  • aqueous leather fiber pulp with leather fibers with an average fiber length of 1 mm and a solids content of 2% and an addition of 20% fat based on the dry fiber was mixed with the usual tanning agent and aluminum sulfate. This pulp was placed in a 1000 ml beaker. 30 g of commercially available natural latex with a solids content of 3% were added. Immediately after the latex addition, mixing was carried out for 2 minutes.
  • a replica of a dashboard was immersed in the leather fiber pulp prepared according to (a).
  • the replica of the dashboard consisted of a porous ceramic body with an average pore size of 0.02 mm.
  • the surface not immersed in the pulp was not porous.
  • the molded body was pulled out of the leather fiber pulp while maintaining the negative pressure.
  • the dashboard replica was then transferred to a pressing tool and the separated leather fiber coating was vacuumed dry.
  • the exposed surface of the leather fibers was then provided and pressed in a manner known per se with a finish made of PU or other substances known from the leather industry.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Formhäute mit lederartiger Oberfläche sowie die nach diesem Verfahren erhältlichen Formkörper

Description

Dreidimensionaler Formkörper mit lederartiger Oberfläche
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Formhäute mit lederartiger Oberfläche sowie die nach diesem Verfahren erhältlichen Formkörper.
Der Einsatz von Naturfasern in der Kfz-Industrie nimmt stetig zu. Schwerpunkte sind dabei steife Verkleidungsteile im Innenraum bzw. Kofferraum. Als Fasern werden bisher ausschließlich pflanzliche Fasern verwendet. Fasern tierischen Ursprungs, wie Wolle, Seide oder eben Lederfasern finden - außer natürlich bei Leder - bisher kaum Anwendung.
Im Gegensatz zu Kunstledern, welche meist aus einer PVC- oder Polyurethanschicht auf einem Trägergewebe oder -Vlies bestehen, ist der Hauptbestandteil von Lederfaserstoff die aus Lederresten gemahlene Lederfaser. Diese wird durch polymere Bindemittel wie zum Beispiel Naturlatex, Polyacrylate, Polyvinylacetate sowie deren Copolymere und diversen Zusatzstoffen zusammengehalten. Die Eigenschaften werden dabei durch die Art der Herstellung, die Dichte und vor allem durch die Komponenten - Lederfaser und Bindemittel - bestimmt. Da die Wirkung der Lederfaser ganz im Vordergrund steht, kann man sagen, dass Lederfaserstoff nicht nur wie Leder aussieht, sondern auch so riecht und sich so anfühlt. Im Gegensatz zu Leder sind die Eigenschaften - bedingt durch die übliche Fertigung als Bahnenware - gleichmäßiger. Wurde Lederfaserstoff bis zum Ende der Fünfzigerjahre noch handwerklich in sogenannten Siebkästen hergestellt, so stellten in den Sechziger- und Siebzigerjahren die meisten Betriebe auf eine kontinuierliche Produktion auf modifizierten Langsiebmaschinen, wie man sie aus der Papierindustrie kennt, um.
Weitere Optimierungen an Rezepturen und Technologie ermöglichten einen weiten Bereich in Dicke und Flexibilität abzudecken, von papierdünn, nämlich 0,3 mm bis sperrholzdick, 6mm. Je nach Anwendung lässt sich der Lederfaserstoff knautschen wie manches Leder, oder er ist steif und fest ähnlich dem Pressspan. Dies erlaubt bis jetzt einen Anwendungsbereich von Kalender- und Bucheinbänden bis zu Schuhabsätzen oder auch den Bereich der Autoinnenausstattung.
Aus "Ulimanns Enzyklopädie der technischen Chemie", 4. Aufl. Bd. 16, S. 174 ist die Verwendung von Lederabfällen bekannt. Hiernach können Lederabfälle zerfasert werden und lassen sich dann zu Lederfaserwerkstoffen verarbeiten. Hierunter werden einschichtige Flächengebilde aus Lederfasern und Bindemitteln verstanden. Danach werden die Lederfaserwerkstoffe für Täschnerwaren, vor allem aber in der Schuhfertigung sowie für technische Lederdichtungen eingesetzt. Die Lederabfälle werden beispielsweise in Schlagmühlen nass oder trocken oder aber in Zahnscheibenmühlen und Raffineuren oder auch in Mahlholländern nass zerfasert, wobei die Fasern eine Länge von 0,1 bis 15 mm haben sollten. Als Bindemittel haben sich in Wasser unlösliche, insbesondere natürliche oder künstliche Kautschuklatizes sowie Dispersionen von Acrylester-, Vinylester- und Isobutylen-Polymerisaten und Mischpolymerisaten bewährt. Die Menge an Bindemittel beträgt zwischen 8 und 40 %. Bei Lederfaserwerkstoffen mit höheren Anteilen (20 bis 30 %) an Wasser unlöslichen Bindemitteln überwiegt hiernach der Charakter des Bindemittels. Bei Erzeugnissen mit niedrigerem Bindemittelgehalt (unter 20 %) überwiegt der Fasercharakter; diese Materialien sind saugfähiger und lederähnlicher.
Aus DE 34 17 369 C2 ist ein Verfahren zur Herstellung eine spritzgießbaren Verbundmaterials bekannt, bei der eine Polyester- Baumwoll-Mischfaser aus Stoffabfällen mit einem Polyolefin verschmolzen wird. Dem so hergestellten Material fehlt es an der ausreichenden Wasseraufnahmefähigkeit ebenso wie an den ledertypischen Griffeigenschaften.
Die DE 21 20 149 AI beschreibt wetterfeste und verwind ungsfeste Platten, Röhren, Stäbe und sonstige Formteile, bestehend aus Bindemitteln und Füllmaterial aus Altmaterial, unter anderem Abfälle von Papieren-, Kartonage, Trikotagen, Baumwollen, Leinen, Kunstfasern, Leder, Lumpen, Heu, Stroh, Laub, Gras, Hülsen von Getreide und Früchten, Kerne und Schalen von Obst und Kartoffeln sowie Metallspäne, -körner, -pulver, Metalle, Styropor, Abfälle der Kunststofffertigung, Naturfasern wie Jute, Sisal oder Hanf. Angabe über die Mengen der eingesetzten Füllmaterialien sind nicht enthalten.
WO 94/02300 beschreibt Formteile mit lederartigen Oberflächeneigenschaften im Kraftfahrzeugbereich, umfassend einen thermoplastischen oder elastischen duroplastischen Kunststoff und gemahlene Lederabfälle in einer Menge von bis 95 Gew.-% bezogen auf das Formteil. Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Verfahren zu unmittelbaren Herstellung von dreidimensionalen Formkörpern aus Lederfasermaterialien.
Die vorgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Formhäute mit lederartiger Oberfläche, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man die poröse Oberfläche eines Saugwerkzeugs mit der Geometrie des dreidimensionalen Formkörpers in eine Pulpe einbringt, die Lederfasern, Suspendiermittel und Bindemittel enthält, auf der Oberfläche des Saugwerkzeugs durch Anlegen eines Vakuums im Saugwerkzeug der Pulpe Lederfasern in einer gewünschten Schichtdicke abscheidet, anschließend die Oberfläche des Saugwerkzeugs einem Presswerkzeug zuführt und die Lederfaserschicht verdichtet, gegebenenfalls oberflächig profiliert und gegebenenfalls teilweise oder vollständig trocknet und die Lederfaseroberfläche mit einer Oberflächenzurichtung versieht.
Hauptrohstoff sind die Lederfasern. Sie werden in erster Linie nach der Gerbart unterteilt. Schwerpunkte sind die Chromgerbung (wet blue) und Vegetabilgerbung, neuerdings auch Glutardialdehydgerbung (wet white). Die chromgegerbten Fasern stellen die größte Fraktion dar. Man erhält sie beispielsweise von den Gerbereinen in Form von Chromfalzspänen.
Eine Kuhhaut ist ungleichmäßig dick, meist 4 bis 5 mm, das gewünschte Leder soll meist um 1 bis 1,5 mm dick sein. Also möchte man die Haut in mehreren Schichten spalten und diese anschließend mittels rotierender Messer bezüglich der Dicke egalisieren. Ungegerbt geht das nicht, da sie zu nachgiebig ist. Voll gegerbt ist es zu teuer, da dann ein großer Teil der für die Gerbung eingesetzten Chemikalien mit den Falzspänen wieder verloren geht. Deshalb wird die Haut vor dem Falzen lediglich vorgegerbt und man erhält eine Vorstufe des Leders, das wet blue und die Falzspäne. Dies bedeutet, dass die Falzspäne analog dem Prozess des Gerbers gegerbt, gefettet und eingefärbt werden müssen. Da chromgegerbte Leder im Allgemeinen besonders weich und flexibel sind, lässt sich aus Chromfalzspänen auch besonders weicher Lederfaserstoff herstellen.
Vegetabilgegerbte Späne werden vorwiegend in Form von Stanzgittern erhalten, die nach dem Stanzen von Schuhsohlen zurückbleiben. Solche Leder sind voll durchgegerbt, sehr fest, aber auch sehr biegesteif. Für Teile, die eine gute Formhaltung aufweisen müssen, der ideale Rohstoff. Ist dagegen Geschmeidigkeit gewünscht, muss ein größerer Rezepturaufwand getrieben werden. Trotzdem ist die Vegetabilgerbung insbesondere für die Automobil-Innenverkleidung sehr interessant, denn sie ermöglicht im Gegensatz zur Chromgerbung ein geringeres Schrumpfen bei großer Temperatureinwirkung. Außerdem ist die Prägbarkeit deutlich besser als bei Lederfaserstoff aus chromgegerbten Spänen.
Die Glutardialdehydgerbung wird meist in Kombination mit anderen Gerbarten angewandt und liefert chromfreie Leder mit gutem Wärmeschrumpfverhalten. Die entsprechenden Falzspäne sind noch schwächer als die Chromfalzspäne gegerbt. Die Herstellung von Lederfaserstoff aus wet white-Spänen ist relativ aufwendig, die Weichheit, wie wir sie von Chromfalzspänen gewohnt sind, konnte bisher nicht erreicht werden.
Die Beimischung von nicht kollagenen Fasern wie zum Beispiel Zellulose-,
Baumwoll- oder Kunststofffasern wie beispielsweise Polyamidfasern kann zwar Vorteile wie zum Beispiel eine Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit oder die Verbesserung mechanischer Eigenschaften bewirken, jedoch bereiten diese meist längeren Fasern oft Probleme bezüglich der Oberflächenglätte nach dem Beschichten. Außerdem nimmt die Ledercharakteristik mit zunehmendem Gehalt an Fremdfasern deutlich ab. Dennoch umfasst die vorliegende Erfindung auch den Einsatz dieser Fremdfasern
Die Produktion von Lederfaserstoff ähnelt der von Papier. Die Lederreste werden beispielsweise in einer Schneidmühle trocken vorzerkleinert und anschließend nass auf die gewünschte Faserlänge, vorzugsweise 0,1 bis 15 mm, insbesondere 0,2 bis 3 mm gemahlen. Zu diesem Zeitpunkt werden auch die Farbstoffe und Fettungsmittel zugegeben. Dem Fettungsmittel kommt dabei ganz besondere Bedeutung zu. Die Fett- Wasser-Emulsion muss so stabilisiert sein, dass das Fett komplett auf die Lederfaser aufzieht und in deren kapillare Zwischenräume eindringt. Durch das Fettungsmittel wird auch der Flockungsgrad bestimmt. Flocken die Fasern zu fein, erhält man zwar einen hervorragenden Formkörper und somit eine hervorragende Oberfläche, jedoch wird der Lederfaserstoff zu hart. Eine zu grobe Flockung ergibt gute Weichheit, aber zuwenig Zusammenhalt der Fasern und somit eine schlechte Festigkeit. Dass das Fettungsmittel foggingarm sein sollte, ist selbstverständlich.
Das Bindemittel in der erfindungsgemäß einzusetzenden Pulpe besteht vorzugsweise aus thermoplastischem und/oder duroplastischem Material und ist insbesondere ausgewählt aus Naturkautschuk, Polyurethanen, Polyacrylaten, Dispersionen von Acrylestern-, Vinylestern- und Isobutylen-Polymerisaten und Mischpolymerisaten oder ein Vinylacetat. Die Pulpe enthält das vorgenannte Bindemittel, beispielsweise in einer Menge von 10 bis 50 Gew.-%, insbesondere in einer Menge 15 bis 30 Gew.-%. Das Bindemittel wird vorzugsweise als Latex zugegeben. Latex besteht aus winzigen Polymerteilchen, die in Wasser suspendiert sind. Um eine solche Suspension stabil zu halten, sind die Latexteilchen meist an der Oberfläche elektrisch geladen. Dadurch stoßen sie sich gegenseitig ab; ein Zusammenballen und Ausfällen wird verhindert. Weisen die Lederfasern nun eine den Latexteilchen entgegengesetzte Ladung auf, koagulieren diese direkt auf der Faser. Durch eine optimale Einstellung der Ladungsverhältnisse ist es möglich, sehr große Mengen an Bindemittel einzusetzen, ohne dass diese die Kläranlage belasten.
In die so erhaltene Pulpe wird die poröse Oberfläche eines Saugwerkzeugs - welches sowohl eine Positiv- als auch eine Negativform aufweisen kann - mit der Geometrie des dreidimensionalen Formkörpers eingebracht. Auf der Oberfläche des Saugwerkzeuges scheiden sich die Lederfasern in einer gewünschten Schichtdicke ab. Sobald die gewünschte Menge an Lederfasern auf der Oberfläche des Saugwerkzeuges abgeschieden worden ist, wird das Saugwerkzeug mit den an der Oberfläche haftenden Lederfasern einem Presswerkzeug zugeführt und die Lederfaserschicht entwässert und verdichtet, gegebenenfalls oberflächig profiliert, dabei oder in einem separaten Schritt gegebenenfalls teilweise oder vollständig getrocknet und mit einer Oberflächenzurichtung versehen. Anschließend kann die Oberfläche durch Satinage und Schleifen geglättet werden.
Entwässerung und Trocknung sind erheblich schwieriger als bei der Papierherstellung. Zum einen gibt die Lederfaser das Wasser viel langsamer ab, zum anderen müssen Lederfasern bei sehr viel niedrigeren Temperaturen getrocknet werden. Der Grund liegt darin, dass Leder sich bei der sogenannten Schrumpfungstemperatur zusammenzieht und anschließend an der Oberfläche durch Hydrolysevorgänge verhornt. Bei der Zurichtung wird dem Lederfaserstoff das gleiche Erscheinungsbild wie dem von Leder verliehen. Beschichtung, Farbgebung, Druck und Prägung erfolgen vorzugsweise mit den gleichen Rezepturen und zum Teil nach den gleichen Verfahren wie bei Leder.
Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung wird die poröse Oberfläche eines gesinterten Pulvermetalls, einer Keramik, eines Metallschaums, eines Kunststoffschaums oder eines Siebes zur Herstellung des Formkörpers eingesetzt. Diese poröse Oberfläche hat die Geometrie des dreidimensionalen Formkörpers, beispielsweise eine Armlehne oder eines Armaturenbretts eines Kraftfahrzeuges.
Obwohl prinzipiell Lederfasern in beliebigen Suspensions-Medien eingesetzt werden können, wird erfindungsgemäß besonders bevorzugt eine wässrige Pulpe eingesetzt.
Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung wird eine Pulpe eingesetzt, die Lederfasern in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-%, insbesondere in einer Menge von 0,5 bis 2 Gew.-% enthält.
Die gewünschten Oberflächeneigenschaften der herzustellenden Formteile können nach an sich bekannten Verfahren des Prägens, des Schleifens, der Plasmabehandlung, der Coronabehandlung, durch Sandstrahlen oder Kugelstrahlen hergestellt werden.
Besonders bevorzugt ist das erfindungsgemäße Verfahren dergestalt, dass man die Lederfasern in einer Trockenschichtdicke von 0,1 bis 6 mm, insbesondere 0,1 bis 2 mm, besonders 0,3 bis 0,6 mm aufbringt. Für den Fachmann ist offensichtlich, dass die Lederfasern feucht aus der Lederfaserpulpe in einer größeren Dichte aufgebracht werden muss, das diese nach dem Trocknen um einiges schrumpfen. Der Begriff Trockenschichtdicke umfasst naturgemäß solche Formkörper, die noch einen geringen Restfeuchtegehalt von etwa beispielsweise 15 - 30 % aufweisen, nachdem diese beispielsweise bei 70 °C im Verlauf von 2 Minuten getrocknet wurden.
Bei der Trocknung erfolgt die Filmbildung des Bindemittels. Dabei kann das Bindemittel polymerisiert, polykondensiert und/oder vernetzt werden. Hierbei werden naturgemäß auch die Kollagenfasern gegebenenfalls auch vorhandene Fremdfasern miteinander durch das Bindemittel vernetzt.
Zur Herstellung von Formkörpern mit komplizierter Geometrie ist es möglich, ein Presswerkzeug mit beweglichen Schiebern zu Ausformung von Hinterschnitten einzusetzen. Dies ist eine, insbesondere im Automobilbereich übliche Technik zur Herstellung von entsprechenden Formkörpern aus thermoplastischen und/oder duroplastischen Kunststoffmaterialien.
Nach der Ausformung und insbesondere Entformung aus dem Presswerkzeug ist es beispielsweise möglich, den Formkörper zu hinterschäumen oder zu hinterspritzen.
Die Zurichtung kann auf die getrocknete Lederfaserschicht in an sich bekannter Weise aufgebracht werden. Hier bietet sich beispielsweise das Aufstreichen oder Aufsprühen auf die Lederfaserschicht nach dem Trocknen und/oder die Presswerkzeugoberfläche vor dem Verdichten an.
Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Reihe von dreidimensionalen Formkörpern mit lederartiger Oberfläche herzustellen. Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung umfassen die Formkörper mit lederartiger Oberfläche Möbel, Bekleidungsstücke, Accessoires, Anlagenteile, Verblendungen und Verkleidungen, insbesondere für den Fahrzeugbereich. Im Fahrzeugbereich sind hierbei insbesondere Bodenverkleidungen, Kofferraumauskleidungen,
Dachauskleidungen, Armaturenbrettverkleidungen, Schalter, Schalthebelgriffe, Türgriffe und/oder Lenkradumhüllungen ebenso geeignet wie Sitzpolster, Sitzlehnen oder Hutablagen etc..
Praktisch können die Lederfasern überall dort eingesetzt werden, wo die optischen Eigenschaften eine wesentliche Rolle spielen. Darüber hinaus ist jedoch auch ein schalldämmender Effekt von Bedeutung.
Ausführungsbeispiele:
Beispiel 1:
(a) Herstellung der Lederfaserpulpe
500 g wässrige Lederfaserpulpe mit Lederfasern einer durchschnittlichen Faserlänge von 1 mm und einem Feststoff gehalt von 2 % sowie einem Zusatz von 20 % Fett bezogen auf die Trockenfaser, wurde mit üblichen Gerbstoff und Aluminiumsulfat versetzt. Diese Pulpe wurde in ein 1000 ml Becherglas gegeben. Hierzu wurden 30 g handelsüblicher Naturlatex mit 3 % Feststoffgehalt gegeben. Unmittelbar nach der Latexzugabe wurde 2 min lang vermischt.
(b) Herstellung des Formkörpers
In die gemäß (a) vorbereitete Lederfaserpulpe wurde eine Nachbildung eines Armaturenbretts eingetaucht. Die Nachbildung des Armaturenbretts bestand aus einem porösen Keramikkörper mit einer durchschnittlichen Porenweite von 0,02 mm. Die nicht in die Pulpe eintauchende Oberfläche war nicht porös. Durch rückwärtiges Absaugen des Keramikkörpers schied sich ein Teil der Lederfasern auf der Oberfläche des keramischen Formkörpers ab.
Der Formkörper wurde aus der Lederfaserpulpe herausgezogen, wobei der Unterdruck beibehalten wurde.
In einem weiteren Verfahrensschritt wurde dann die Armaturenbrettnachbildung in ein Presswerkzeug überführt und die abgeschiedene Lederfaserbeschichtung trockengesaugt.
Anschließend wurde die freiliegende Oberfläche der Lederfasern in an sich bekannter Weise mit einer Zurichtung aus PU oder anderen aus der Lederindustrie bekannten Stoffen versehen und verpresst.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Formhäute mit lederartiger Oberfläche
dadurch gekennzeichnet, dass man
die poröse Oberfläche eines Saugwerkzeugs mit der Geometrie des dreidimensionalen Formkörpers in eine Pulpe einbringt, die Lederfasern, Suspendiermittel, Bindemittel und gegebenenfalls übliche Additive enthält,
auf der Oberfläche durch Unterdruck im Saugwerkzeug Lederfasern und Bindemittel in einer gewünschten Schichtdicke abscheidet,
anschließend die Oberfläche einem Presswerkzeug zuführt und die Lederfaserschicht verdichtet, gegebenenfalls oberflächig profiliert und gegebenenfalls teilweise oder vollständig, gegebenenfalls in einem Arbeitsschritt trocknet und im Anschluss daran mit einer Oberflächenzurichtung versieht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die poröse Oberfläche eines gesinterten Pulvermetalls, einer Keramik, eines Metallschaums, eines Kunststoffschaums oder eines Siebes einsetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine wässrige Pulpe einsetzt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Pulpe einsetzt, die Lederfasern in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew. %, insbesondere in einer Menge von 0,5 bis 2 Gew. % enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Oberflächeneigenschaften der Zurichtung und/oder des Lederfasermaterials durch Prägen, Schleifen, Plasmabehandlung, Coronabehandlung, Sandstahlen oder Kugelstrahlen herstellt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Pulpe einsetzt, die Lederfasern einer Länge von 0,1 bis 15. mm, insbesondere einer Länge von 0,3 bis 3 mm enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Pulpe einsetzt, die thermoplastisches und/oder duroplastisches Bindemittel, insbesondere ausgewählt aus Naturkautschuk, Polyurethan, Polyacrylate, Dispersionen von Acrylester-, Vinylester- und Isobutylen- Polymerisaten und Mischpolymerisaten oder ein Vinylacetat enthält.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Pulpe einsetzt, die Bindemittel in einer Menge von 10 bis 50 Gew. %, insbesondere in einer Menge von 15 bis 30 Gew. %, jeweils bezogen auf das Trockengewicht, enthält.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Lederfasern in einer Trockenschichtdicke von 0,1 bis 6 mm, insbesondere 0,1 bis 2 mm, besonders 0,3 bis 0,6 mm aufbringt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Trocknungsschritt die Polymerisation, Polykondensation, Vernetzung und/oder Filmbildung des Bindemittels umfasst.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Presswerkzeug mit beweglichen Schiebern zur Ausformung von
Hinterschnitten einsetzt.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Lederfaserschicht von der Oberfläche des Saugwerkzeugs löst und hinterschäumt oder hinterspritzt.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Zurichtung auf die Lederfaserschicht und/oder die Presswerkzeugoberfläche aufstreicht und/oder aufsprüht.
14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Pulpe einsetzt, die weiterhin nicht kollagene Fasern, insbesondere Zellulose-, Baumwolle- und oder Kunstsstofffasern enthält.
15. Dreidimensionaler Formkörper mit lederartiger Oberfläche erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14.
16. Formkörper nach Anspruch 15 mit lederartiger Oberfläche umfassend Möbel, Bekleidungsstücke, Accessoires, Anlagenteile, Verblendungen und Verkleidungen, insbesondere für den Fahrzeugbereich.
17. Formkörper nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile im Fahrzeugbereich Bodenverkleidungen, Säulenverkleidungen, Gepäckraumauskleidungen, Türverkleidungen, Armaturenbrettver- kleidungen, Schalter, Schalthebelgriffe, Sitzpolster, Sitzlehnen, Türgriffe und Lenkradumhüllungen umfassen.
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