EP4377383A1 - Thermoplastisches verbundmaterial - Google Patents

Thermoplastisches verbundmaterial

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Publication number
EP4377383A1
EP4377383A1 EP22751102.9A EP22751102A EP4377383A1 EP 4377383 A1 EP4377383 A1 EP 4377383A1 EP 22751102 A EP22751102 A EP 22751102A EP 4377383 A1 EP4377383 A1 EP 4377383A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
composite material
weight
organic fiber
recycled
thermoplastic
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.)
Pending
Application number
EP22751102.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ewald Wilka
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.)
Nabore GmbH
Original Assignee
Nabore GmbH
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
Application filed by Nabore GmbH filed Critical Nabore GmbH
Publication of EP4377383A1 publication Critical patent/EP4377383A1/de
Pending 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
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/045—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with vegetable or animal fibrous material
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A43—FOOTWEAR
    • A43B—CHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B1/00—Footwear characterised by the material
    • A43B1/0063—Footwear characterised by the material made at least partially of material that can be recycled
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A43—FOOTWEAR
    • A43B—CHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B13/00—Soles; Sole-and-heel integral units
    • A43B13/02—Soles; Sole-and-heel integral units characterised by the material
    • A43B13/04—Plastics, rubber or vulcanised fibre
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A43—FOOTWEAR
    • A43B—CHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B13/00—Soles; Sole-and-heel integral units
    • A43B13/02—Soles; Sole-and-heel integral units characterised by the material
    • A43B13/06—Leather
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A43—FOOTWEAR
    • A43B—CHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B23/00—Uppers; Boot legs; Stiffeners; Other single parts of footwear
    • A43B23/02—Uppers; Boot legs
    • A43B23/0205—Uppers; Boot legs characterised by the material
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    • A43B23/02—Uppers; Boot legs
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    • A43B23/021—Leather
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2333/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
    • C08J2333/04—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers esters
    • C08J2333/06—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers esters of esters containing only carbon, hydrogen, and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical

Definitions

  • the present invention relates to a thermoplastic composite material containing at least one organic, preferably used and/or recycled fiber material and at least one thermoplastic binder.
  • the invention relates to a method for producing a thermoplastic composite material and a use of the thermoplastic composite material.
  • Thermoplastic composite materials are known in the prior art.
  • Animal raw material for example, serves as the starting material for the production of these composite materials.
  • the composite materials known in the prior art often have a certain rigidity or inflexibility and low elasticity.
  • a composite material according to the invention comprises a) at least one organic fiber material or a mixture of two or more organic fiber materials, wherein the organic fiber material or the mixture of two or more organic fiber materials preferably comprises at least one used and/or recycled fiber material, and wherein the organic fiber material or the mixture of two or more organic fiber materials has a proportion of at least 20% by weight, preferably of at least 40% by weight, particularly preferably at least 50% by weight, particularly at least 60% by weight, particularly preferably at least 75% by weight, and/or at most 90% by weight, particularly at most 80 wt or mixtures of two or more of the groups mentioned, preferably from the group of styrene acrylate and/or styrene but adiene, particularly preferably from the group of styrene acrylate, and the binder preferably has a proportion of at least 10% by weight, particularly preferably at least 20% by weight, in particular at least 30% by weight, and/or preferably of at most 50% by weight, in particular at most 40%
  • composite material or “composite material” means a composite material or composite material (composite or compound for short) or a material made of two or more connected materials, which is also referred to here as a multiphase or mixed material and consists of at least two main components : from the fibers reinforcing the composite material and a thermoplastic binder which embeds the fibers as a filler and/or adhesive. Due to mutual interactions of the two components, the overall material can advantageously form higher-quality properties than each of the two components involved themselves.
  • a composite material can, for example, consist of a sheet-like structure made of fibers and Binders be produced fiber material. These are often fibers that are connected together with the binders.
  • the composite material has different material properties than its individual components. Material properties of the components are essentially important for the properties of the composite material.
  • any fiber material that gives the composite material the desired properties, such as a specific feel or look, is suitable as the organic fiber material.
  • organic fibrous material refers to a fibrous material, i. H. a linear, elementary structure that consists of a fibrous material and the at least outer fiber shape of which essentially has a longitudinal shape and which comprises at least one organic component.
  • a fibrous material i. H. a linear, elementary structure that consists of a fibrous material and the at least outer fiber shape of which essentially has a longitudinal shape and which comprises at least one organic component.
  • a treatment step for conversion into a fibrous structure can also be preferred.
  • both animal and vegetable organic fiber materials are in principle suitable for this. However, animal fiber material is preferred.
  • Suitable animal fibers include natural fibers such as leather, wool, hair or silk.
  • Plant fibers can contain, for example, cotton, kapok, flax, hemp, jute, kenaf, ramie, broom, manila, coconut or sisal.
  • the composite material contains at least one organic fiber material or a mixture of two or more organic fiber materials, the organic fiber material or the mixture of two or more organic fiber materials preferably having a proportion of at least 20% by weight, preferably at least 40% by weight. , particularly preferably at least 50% by weight, in particular at least 60% by weight, particularly preferably at least 75% by weight, and/or at most 90% by weight, in particular at most 80% by weight, has in the composite material.
  • a composite material preferably comprises at least one used and/or recycled organic fiber material or a mixture of two or more used and/or recycled organic fiber materials.
  • the term “used” stands for "used” or “no longer unused” or “second-hand”.
  • Such used material can also include waste material and/or possibly show signs of wear and tear and can, but does not necessarily have to, be functional.
  • the used fiber material may have already been put to normal use by the manufacturer, seller or a third party and may have a material defect. It can also be about rejected goods or leftover goods that should not be sold in this way. This can also be goods that occur, for example, as waste from a production process.
  • the used material is preferably a fibrous material, in particular an animal fibrous material, which is obtained from a production process.
  • waste means that a raw material is reused, reused or remanufactured.
  • waste can be classified as waste. This means that waste is processed through various recovery processes into products, materials or substances, either for the original purpose or for other purposes. Irrespective of their original purpose, the products, materials or substances are used here for the purpose of producing a thermoplastic composite material according to the invention.
  • thermoplastic composite material achieves improved elasticity of the thermoplastic composite material.
  • improved elasticity of the composite material it can advantageously be deformed three-dimensionally better or more easily.
  • waste material can include, for example, punching waste, which accumulates after the punching of leather in the form of punched grid waste.
  • any used and/or recycled fiber material in particular any used and/or recycled animal fiber material that is obtained from a production process, is suitable.
  • the used and/or recycled leather fibers can be of any type Leather residues are obtained, such as chrome-tanned, vegetable-tanned and / or aldehyde-tanned leather or their precursors such.
  • Types of leather that can be replaced within the scope of the present invention are, for example, upper leather, suede leather, crust leather, lower leather, lining leather, bare leather and technical leather.
  • the leather is leather with at least one color component or a preferably superficial color layer.
  • Such a used and/or recycled fiber material preferably has a thickness of at least 0.8 mm. Such a fiber material is at most 3 mm thick.
  • the term “thickness” is to be understood as meaning the thickness of the leather material including any additional layers.
  • a fiber material is particularly preferably coated with a paint, such as a paint, with the paint or paint coating preferably having a layer thickness of at least 0.03 mm and at most 0.1 mm.
  • a preferred used and/or recycled organic fibrous material is substantially free of contaminants such as metals, heavy metals or material such as nonwoven or woven fabric.
  • the term “essentially free” is used to mean an impurity of no more than 2% by weight, preferably no more than 1% by weight, in particular no more than 0.5% by weight The proportion mentioned identifies each individual contamination separately.
  • thermoplastic composite material according to the invention comprises at least one thermoplastic binder, which forms the matrix of the thermoplastic composite material and is preferably selected from a heteropolymer, also referred to here as a copolymer.
  • the heteropolymer or copolymer can be in the form of a terpolymer.
  • the term “heteropolymer” or “copolymer” is to be understood as meaning a polymer which is composed of two or more different types of monomer units.
  • the different monomer units can be similar.
  • copolymers can be divided into different classes: random copolymers, in which the distribution of the two monomers in the chain is random; gradient copolymers, which are similar in principle to random copolymers, but in which the proportion of one monomer increases along the chain and the proportion and of the other monomer decreases; alternating copolymers in which the two monomers alternate; Block copolymers and segmented copolymers, which consist of longer sequences or blocks of each monomer (depending on the number of blocks one also speaks of diblock copolymer, triblock copolymer, etc.); Graft copolymers in which blocks of one monomer are grafted onto the backbone (backbone) of another monomer.
  • Copolymers made up of three different monomers are called terpolymers. This group of copolymers can also be divided into the classes listed above.
  • thermoplastic binder is selected from the group of polyurethanes, polyolefins, polyvinyl esters, polyesters, polyamides, polystyrenes, styrene olefins, polyacrylates, vinyl acetates, ethylene vinyl acetates or mixtures of two or more of the groups mentioned.
  • the copolymer is preferably made from a styrene-acrylate copolymer (syn. styrene-acrylate) and/or from a styrene-butadiene copolymer (syn. styrene-butadiene, styrene-butadiene rubber: SBR; engl. styrene-butadiene rubber ) selected.
  • the copolymer is particularly preferably selected from a styrene-acrylate copolymer.
  • Acrylates are obtained by homo- or co-polymerization of (meth)acrylic acid esters.
  • Styrene (syn. vinylbenzene, according to the IUPAC nomenclature phenylethene) is an unsaturated, aromatic hydrocarbon and can be obtained by homo- or co-polymerization of vinylbenzene or phenylethene.
  • a suitable styrene-acrylate copolymer can be obtained, for example, under the name Acronal 2412 from BASF (Ludwigshafen, Germany).
  • Styrene-butadiene is a copolymer of 1,3-butadiene and styrene and is the most widely produced variety of synthetic rubber.
  • the term "thermoplastic binder” stands for the total proportion of the thermoplastic binder, regardless of how many components it consists of and how many different preparations it comprises.
  • the present invention includes a method for producing a composite material with the following steps: i) providing an organic fiber material or a mixture of two or more organic fiber materials, ii) defibering the organic fiber material or the mixture of two or more organic fiber materials, iii) Addition of a thermoplastic binder to obtain a dispersion, the thermoplastic binder being selected from the group consisting of polyurethanes, polyolefins, polyvinyl esters, polyesters, polystyrenes, styrene olefins, polyacrylates, vinyl acetates, ethylene vinyl acetates or mixtures of two or more of the groups mentioned is preferably from the group of styrene acrylate and/or styrene butadiene, particularly preferably from the group of styrene acrylate, iv) optionally adding an aqueous solution of an aluminum and/or a copper salt to the dispersion from step iii), v) optionally,
  • an organic fiber material or a mixture of two or more organic fiber materials can be provided by procuring it as a correspondingly manufactured material or by making it yourself.
  • the organic fiber material is preferably selected from a used and/or recycled material.
  • both animal and vegetable fiber materials can be used in the process according to the invention.
  • a preferred method uses animal fiber material.
  • fiber material that already includes binders and originates from a (possibly separate) production process can also be used in particular.
  • such used and/or recycled animal fiber material contains wax.
  • the wax content in a used and/or recycled animal fiber material is particularly preferably at least about 8% by weight to at least about 9% by weight, in particular about 10% by weight to about 12% by weight, in particular preferably at about 13% to about 15% by weight.
  • a used and/or recycled material can have a film coating, which is preferably polyurethane.
  • the thickness of such a preferred polyurethane film is in particular at least about 0.05 mm and/or at most 0.1 mm.
  • a preferred used and/or recycled animal fiber material can have an impregnation.
  • a further preferred used and/or recycled animal fiber material can have undergone mechanical processing steps such as ironing or embossing, with an embossed film in particular comprising polyurethane.
  • the organic fiber material can preferably be comminuted before the defibration.
  • a comminution of leather waste for example, can preferably be carried out in so-called cutting blade mills.
  • Such comminution preferably takes place over an area of no more than 1 cm 2 .
  • the organic fiber material is then defibrated.
  • defibering can be done either dry or wet depending on the desired product.
  • the defibration is preferably carried out wet.
  • the preferably comminuted fiber material is mixed with water (4 to 6% by weight fibers, 94 to 96% by weight water) and defibrated.
  • water 4 to 6% by weight fibers, 94 to 96% by weight water
  • wet defibration makes it possible to obtain a homogeneous and soft composite material.
  • the fiberized material is then soaked in an aqueous solution or liquid, for example in a ratio of 1 to 3% by weight fiber material and 97 to 99% by weight water. It is also advantageous that the softness or strength of the composite material can be adjusted individually. This depends on the mixing ratio between the dry and possibly wet fiber material. For example, the use of 100% dry fiber material advantageously gives a very soft product which can be used for handbag, shoe or clothing material, but also in the automotive industry. On the other hand, the use of 100% wet fiber material results in a very strong product, which is used, for example, for shoe soles, inside walls of bags, wall coverings.
  • the at least one thermoplastic binder is added (according to step iii above) to the organic fiber material.
  • the thermoplastic binder can be added to the organic fiber material in the form of a cationic polymer or an anionic polymer.
  • the thermoplastic binder is added as an anionic polymer to the organic fiber material.
  • An aqueous solution of inorganic aluminum and/or copper salt can then optionally be added to the mixture or dispersion.
  • Aluminum sulfate is preferably used for this.
  • an organic acid such as formic acid or acetic acid can be used.
  • the inorganic salts are used to precipitate the binder.
  • most of the metal salt is removed from the composite material with the aqueous phase, but a small amount can remain in the composite material.
  • no metal salts remain in the material or waste water when using organic acids.
  • the mixture can be dewatered and dried.
  • the amounts of the organic, preferably animal, fiber material or the binder are provided in such a way that, after the production of the composite material according to the invention, they preferably result in a proportion as already explained above.
  • the composite material can optionally be laminated with a film or the like in a next step.
  • Products made with such lamination such as surfaces with a leather look, can be used for handbags, belts, Shoes and the like are used.
  • the present invention relates to a composite material, the composite material being obtainable by the production method described above.
  • the present invention relates to the use of the composite material according to the invention, preferably for profile wrapping of wall, floor and ceiling panels, for surface coating of furniture fronts with or without inner radii, for edge gluing, in particular for surface coating of parts in the interior of motor-driven motor vehicles, for the production of aircraft wings, in particular for the production of textiles for clothing, shoes and bags.
  • the soft composite material whose production process has already been explained, is used for the production of textiles for clothing, shoes and bags, for example.
  • the composite material according to the invention can be subjected to changes in shape, for example moldings with precise contours, which remain dimensionally stable after the temperature has fallen below the thermal deformation temperature.
  • the present invention also relates to a method for the surface coating of an object, wherein a thermoplastic composite material according to the invention and an object are heated to a temperature above the yield point of the thermoplastic composite material, the thermoplastic composite material is applied to the object, and the object and the thermoplastic composite material subsequently cooled to a temperature below the yield point of the thermoplastic composite material.
  • the soft product which is characterized by its elasticity according to the invention, can thus be easily pulled over three-dimensional surfaces and can, for example, be molded in and out with precise contours, which remain dimensionally stable by being bonded to a carrier.
  • a composite material improved according to the invention can simply be used as a decorative strip surface or in the form of various applications on various carrier materials are applied, whereby a very lively look or an individual design of the interior of motor-driven motor vehicles can be obtained.
  • the composite material can also be bonded to a lining material and/or outer material such as a nonwoven fabric.
  • a lining material and/or outer material such as a nonwoven fabric.
  • a preferred composite material contains organic, preferably used and/or recycled, fiber material. This is all the more true if this occurs as a residue in a production process, such as in the form of (finished) leather punching waste.
  • the proportion of organic fibers in the thermoplastic composite material is at least 60% by weight and/or at most 80% by weight.
  • a preferred composite material comprises organic fiber material which contains used and/or recycled leather fibers and/or plant fibers, preferably made from used and/or recycled leather fibers.
  • the organic fiber material is chopped to a stretched length of generally about 0.1 to 20 mm.
  • the fiber length is preferably at least about 0.5 mm, particularly preferably about 1 mm, in particular about 3 mm.
  • a preferred fiber length is at most up to about 20 mm, particularly preferably up to about 10 mm, in particular up to about 10 mm 8mm
  • the fiber length is measured in the stretched state of the fiber; Depending on the starting material and the type of comminution, it can happen that the fiber assumes an irregular shape, for example a curved shape, without external influence.
  • Fiber materials can also be used to produce the composite material.
  • Suitable plastic fibers can be selected from polymers such as cupro, viscose, modal, acetate, triacetate or alginate fibers and protein fibers or mixtures of two or more of the fibers mentioned.
  • suitable synthetic polymer fibers polyacrylic, polymethacrylic, polyvinyl chloride, fluorine-containing polymer fibers, polyethylene, polypropylene, vinyl acetate, polyacrylonitrile, polyamide, polyester or polyurethane fibers can be mentioned.
  • Recycled cloth fibers can be obtained, for example, from felt cloth, cork cloth, canvas cloth, paper cloth, velvet cloth, jersey cloth, leather cloth and/or denim and the like.
  • Recycled fabric fibers which are produced in textile production, for example denim, are particularly advantageous here.
  • the composite material comprises at least one binder which is selected from a natural and/or synthetic latex, preferably from a natural latex.
  • Natural and/or synthetic latex is a material created by foaming natural or synthetic rubber.
  • Natural rubber colloquially also called caoutchouc
  • rubber elasticum or resina elastica is also known as rubber elasticum or resina elastica and is a rubber-like substance in the milky sap of rubber plants. Crude oil in particular is used as a raw material for synthetically produced rubber.
  • a preferred method for producing such a composite material therefore takes into account the addition of a natural and/or synthetic latex, preferably the addition of a natural latex, in addition to the steps already mentioned above.
  • the binder can include other components, which can also be selected from biopolymers, for example.
  • biopolymer is understood to mean a polymer which is essentially of biological origin and whose proportion of synthetic components is no more than 20% by weight, preferably no more than 10% by weight.
  • biopolymer does not exclude that the biopolymer can also go through processes for its preparation and purification.
  • the thermoplastic binder preferably contains at least one polymer which has a minimum film forming temperature (MFT) of at most 30°C, preferably at most 0°C.
  • MFT minimum film forming temperature
  • the minimum film-forming temperature is the lowest temperature at which a thin layer of a polymer dispersion still dries to form a coherent film. It is close to the glass transition temperature T g of the polymer and, with film formation, determines one of the most important performance properties of a polymer dispersion.
  • a method for determining the minimum film-forming temperature is known to those skilled in the art and can be carried out according to DIN 53787, for example.
  • a preferred embodiment includes a binder selected from a styrene acrylate copolymer.
  • a styrene-acrylate copolymer preferably has an acrylate fraction of more than 50% by weight; the styrene-acrylate copolymer particularly preferably comprises an acrylate fraction of at least 60% by weight.
  • the proportion of styrene in the copolymer is at most 40% by weight, particularly preferably at most 30% by weight.
  • the acrylate component or the acrylate polymer can use homopolymers or copolymers which, in addition to acrylic acid esters (acrylates), contain, for example, acrylonitrile, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl chloride and/or vinylidene chloride.
  • Preferred monomers for the production of the acrylate polymer are selected from methacrylate, ethyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, tert-butyl acrylate, hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate and/or lauryl acrylate. If appropriate, further monomers such as acrylic acid, methacrylic acid, acrylamide and/or methacrylamide can also be added during the polymerization.
  • the acrylate component can also comprise acrylates and/or methacrylates with one or more functional groups, such as maleic acid, itaconic acid, butanediol diacrylate, hexanediol diacrylate, triethylene glycol diacrylate,
  • propylene glycol methacrylate butanediol monoacrylate, ethyl diglycol acrylate, and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid.
  • a preferred composite material may comprise a styrene-butadiene copolymer.
  • the proportion of the styrene-acrylate copolymer or a styrene-butadiene copolymer in the thermoplastic composite material is preferably at least 10% by weight and/or at most 50% by weight.
  • the thermoplasticity temperature of the composite material can preferably be reduced by an advantageous polymer, preferably by a styrene-acrylate copolymer or a styrene-butadiene copolymer, to a deformation temperature of about 50.degree. C. to at most about 80.degree. C., particularly preferably to about 65.degree , in particular to about 50 ° C, can be reduced, whereby the energy consumption for a thermal deformation can be significantly reduced.
  • a thermal deformation can include in particular the process of deep drawing.
  • a more preferred composite material can contain up to 20% by weight of one or more components from the group consisting of inorganic salts, cationic polymers, preservatives, dyes, natural and/or synthetic fats, paraffins, natural and/or synthetic oils, silicone oils, ionic and/or contain nonionic surfactants.
  • thermoformable components such as thermoformable shoe components such as heel caps and/or toe caps, casing of objects, such as casing of boxes, perfume containers and the like, leather linings of containers and caskets etc. are used.
  • the advantageous Composite material a thermally activatable adhesive, preferably a hot melt adhesive.
  • a thermally activatable adhesive or preferred hot-melt adhesive forms a firm connection with the organic fiber material and is permanently bonded to it over the entire surface .
  • the adhesive hardens as a result of subsequent cooling and remains firmly bonded to the organic fiber material even under high mechanical stress.
  • hot melt adhesive also called hot melt adhesive, hot melt or hot glue
  • hot melt adhesive is understood to mean a generally solvent-free substance that is more or less solid at room temperature, which liquefies when heated at its melting point and when it cools down a solid compound, in the present case Case with the organic fibers and optionally other substances that are in the advantageous composite material forms.
  • This group of adhesives is based on different chemical raw materials.
  • the melting temperature of such a hot-melt adhesive is preferably within the thermal deformation temperature of the composite material.
  • the thermally activatable adhesive or the preferred hot-melt adhesive can be the binder itself, i. H. the natural latex and possibly other optional binders.
  • the thermally activatable adhesive or the hot-melt adhesive can also be selected from a different substance.
  • Such an alternative substance can be selected, for example, from the group of polyamide, polyethylene, polyalphaolefin, ethylene vinyl acetate copolymers, polyester elastomers, copolyamide elastomers, vinyl pyrrolidone/vinyl acetate copolymers and the like.
  • the used and/or recycled finished leather leftovers that come from a production process can be pre-sorted, if necessary, in order to obtain a pure fiber material.
  • finished leather residues such as leather punching waste
  • knife mills mills with rotating and static knives.
  • a sieve with 1 cm 2 perforation is used for this purpose, which is inserted in the cutting blade mill and only ejects fibers that are smaller than 10 mm.
  • the fibers are then admixed with 4% by weight water and 96% by weight wet and defibrated using disc refiners (eg Asplund disc refiner, Valmet, Darmstadt, Germany).
  • disc refiners eg Asplund disc refiner, Valmet, Darmstadt, Germany.
  • a natural latex can be added.
  • the pulp obtained in this way is then dewatered with a fourdrinier machine (Corsini), dried in a drying tunnel (Dornier) with the supply of warm air, calendered in a rolling mill (e.g. Aletti, Varese), ground and further refined.
  • the refinement can be done, for example, by embossing on the surface and finishing with color.
  • used and/or recycled finished leather residues are comminuted in knife mills to a fiber length of less than 10 mm (see example 1).
  • the fibers are then admixed with 6% by weight water and 94% by weight wet and defibrated using disc refiners (eg Asplund disc refiner, Valmet, Darmstadt, Germany).
  • disc refiners eg Asplund disc refiner, Valmet, Darmstadt, Germany.
  • a natural latex can optionally be added
  • the pulp obtained in this way is then dewatered with a fourdrinier machine (Corsini), dried in a drying tunnel (Dornier) with the supply of warm air, calendered in a rolling mill (e.g. Aletti, Varese), ground and further refined.
  • the refinement can be done, for example, by embossing on the surface and finishing with color.
  • used and/or recycled finished leather residues are comminuted in knife mills to a fiber length of less than 10 mm (see example 1).
  • the fibers are then mixed with 5% by weight water at 95% by weight and wet defibrated using disc refiners (eg Asplund disc refiner, Valmet, Darmstadt, Germany).
  • a biopolymer can optionally be added.
  • the pulp obtained in this way is then dewatered with a fourdrinier machine (Corsini), dried in a drying tunnel (Dornier) with the supply of warm air, calendered in a rolling mill (e.g. Aletti, Varese), ground and further refined.
  • the refinement can be done, for example, by embossing on the surface and finishing with color.
  • used and/or recycled finished leather residues and recycled denim fabric are comminuted in knife mills to a fiber length of less than 10 mm (see example 1).
  • the fibers are then admixed with 6% by weight water and 94% by weight wet and defibrated using disc refiners (eg Asplund disc refiner, Valmet, Darmstadt, Germany).
  • disc refiners eg Asplund disc refiner, Valmet, Darmstadt, Germany.
  • a binder 10,000 liters of pulp with 2% by weight fiber contain 200 kg of fibers; 5-30% by weight of binder (dry) are added to these 200 kg and this is coagulated with a cationic product (e.g. aluminum sulphate solution from Ecolochem, 7-10%, pH ⁇ 7) and the fibers are thus precipitated .
  • a cationic product e.g. aluminum sulphate solution from Ecolochem, 7-10%, pH ⁇ 7
  • a natural latex can optionally be added.
  • the pulp obtained in this way is then dewatered with a fourdrinier machine (Corsini), dried in a drying tunnel (Dornier) with the supply of warm air, calendered in a rolling mill (e.g. Aletti, Varese), ground and further refined.
  • the refinement can be done, for example, by embossing on the surface and finishing with color.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein thermoplastisches Verbundmaterial enthaltend mindestens ein organisches, vorzugsweise gebrauchtes und/oder recyceltes Fasermaterial und mindestens ein thermoplastisches Bindemittel. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines thermoplastischen Verbundmaterials sowie eine Verwendung des thermoplastischen Verbundmaterials.

Description

Thermoplastisches Verbundmaterial
Die vorliegende Erfindung betrifft ein thermoplastisches Verbundmaterial enthaltend mindestens ein organisches, vorzugsweise gebrauchtes und/oder recyceltes Fasermaterial und mindestens ein thermoplastisches Bindemittel. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines thermoplastischen Verbundmaterials sowie eine Verwendung des thermoplastischen Verbundmaterials.
Im Stand der Technik sind thermoplastische Verbundmaterialien bekannt. Als Ausgangsmaterial für die Herstellung dieser Verbundmaterialien dient dabei beispielsweise tierischer Rohstoff. Die im Stand der Technik bekannten Verbundmaterialien weisen jedoch häufig eine gewisse Steifheit bzw. Unbiegsamkeit und eine geringe Elastizität auf.
Sowohl von Seiten des Verbrauchers als auch unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit und Abfallvermeidung bzw. Abfallwiederverwertung werden jedoch zunehmend Produkte gewünscht, welche aus gebrauchten bzw. recycelten Materialien hergestellt werden können. Bei der Herstellung der Verbundmaterialien ist es dennoch gewünscht, diese effizient zu produzieren.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verbundmaterial bereitzustellen, welches eine hohe Elastizität aufweist und insbesondere aus gebrauchten bzw. recycelten Materialien hergestellt werden kann und so auch die Anforderungen an die Nachhaltigkeit erfüllt. Es ist des Weiteren eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein solches Verbundmaterial effizient herzustellen.
Diese Aufgabe wird zum einen durch ein Verbundmaterial gemäß Patentanspruch 1 sowie durch Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach den Ansprüchen 11 und 12 (im Folgenden auch „Herstellungsverfahren“ genannt), ein Verfahren zur Oberflächenbeschichtung eines Gegenstands gemäß Anspruch 14 sowie ein Verbundmaterial zur Verwendung gemäß Anspruch 15 gelöst.
Ein erfindungsgemäßes Verbundmaterial umfasst in seiner einfachsten Ausführungsform a) mindestens ein organisches Fasermaterial oder ein Gemisch aus zwei oder mehr organischen Fasermaterialien, wobei das organische Fasermaterial oder das Gemisch aus zwei oder mehr organischen Fasermaterialien bevorzugt zumindest ein gebrauchtes und/oder recyceltes Fasermaterial umfasst, und wobei das organische Fasermaterial oder das Gemisch aus zwei oder mehr organischen Fasermaterialien einen Anteil von mindestens 20 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 40 Gew.-%, besonders bevorzugt von mindestens 50 Gew.-%, insbesondere von mindestens 60 Gew.-%, insbesondere bevorzugt von mindestens 75 Gew.-%, und/oder von höchstens 90 Gew.-%, insbesondere von höchstens 80 Gew.-%, in dem Verbundmaterial aufweist, und b) mindestens ein thermoplastisches Bindemittel, wobei das thermoplastische Bindemittel ausgewählt ist aus der Gruppe der Polyurethane, Polyolefine, Polyvinylester, Polyester, Polyamide, Polystyrole, Styrol-Olefine, Polyacrylate, Vinylacetate, Ethylenvinylacetate oder Gemischen aus zwei oder mehr der genannten Gruppen ausgewählt ist, bevorzugt aus der Gruppe von Styrol-Acrylat und/oder Styrol-Butadien, besonders bevorzugt aus der Gruppe von Styrol-Acrylat, und wobei das Bindemittel bevorzugt einen Anteil von mindestens 10 Gew.-%, besonders bevorzugt von mindestens 20 Gew.-%, insbesondere von mindestens 30 Gew.-%, und/oder bevorzugt von höchstens 50 Gew.-%, insbesondere von höchstens 40 Gew.-%, in dem Verbundmaterial aufweist.
Die vorliegend genannten Gehaltsangaben für die Komponenten des Verbundmaterials (in Gewichtsprozent: Gew.-%) beziehen sich, sofern nicht anders vermerkt, auf das Gesamtgewicht des Verbundmaterials.
Unter der Bezeichnung „Verbundmaterial“ oder „Verbundwerkstoff“ ist ein Verbundwerkstoff oder Kompositwerkstoff (kurz Komposit oder Compound) bzw. ein Material aus zwei oder mehr verbundenen Materialien zu verstehen, der vorliegend auch als Mehrphasen- oder Mischwerkstoff bezeichnet wird und aus zumindest zwei Hauptkomponenten besteht: aus den das Verbundmaterial verstärkenden Fasern sowie einem thermoplastischen Bindemittel, welches die Fasern als Füll- und/oder Klebstoff einbettet. Durch gegenseitige Wechselwirkungen der beiden Komponenten kann der Gesamtwerkstoff vorteilhaft höherwertige Eigenschaften als jede der beiden beteiligten Komponenten selbst bilden.
Ein Verbundmaterial kann beispielsweise ein aus einem flächigen Gebilde aus Fasern und Bindemitteln hergestellter Faserwerkstoff sein. Dabei handelt es sich häufig um Fasern, welche gemeinsam mit den Bindemitteln verbunden werden. Das Verbundmaterial besitzt dabei andere Werkstoffeigenschaften als seine einzelnen Komponenten. Für die Eigenschaften des Verbundmaterials sind im Wesentlichen stoffliche Eigenschaften der Komponenten von Bedeutung.
Als organisches Fasermaterial ist prinzipiell jedes Fasermaterial geeignet, welches dem Verbundmaterial die gewünschten Eigenschaften, wie beispielsweise eine bestimmte Haptik oder Optik, verleiht.
Unter der Bezeichnung „organisches Fasermaterial“ ist vorliegend ein Fasermaterial, d. h. ein lineares, elementares Gebilde, das aus einem Faserstoff besteht und dessen zumindest äußere Faserform im Wesentlichen eine Längsform aufweist und welches zumindest eine organische Komponente umfasst, zu verstehen. Hierunter werden sowohl natürlich gewonnene oder natürlich gewinnbare Fasern verstanden, solange diese auf organischer Basis beruhen. D. h. das organische Fasermaterial kann bereits in der Natur in faserförmigem Zustand Vorkommen. Optional kann jedoch auch ein Behandlungsschritt zur Überführung in eine faserige Struktur bevorzugt werden. Unter den natürlichen Materialien sind hierfür prinzipiell sowohl tierische als auch pflanzliche organische Fasermaterialien geeignet. Bevorzugt ist jedoch tierisches Fasermaterial.
Geeignete tierische Fasern umfassen dabei Naturfasern wie Leder, Wolle, Haare oder Seide. Pflanzenfasern können beispielsweise Baumwolle, Kapok, Flachs, Hanf, Jute, Kenaf, Ramie, Ginster, Manila, Kokos oder Sisal enthalten.
Erfindungsgemäß enthält das Verbundmaterial mindestens ein organisches Fasermaterial oder ein Gemisch aus zwei oder mehr organischen Fasermaterialien, wobei das organische Fasermaterial oder das Gemisch aus zwei oder mehr organischen Fasermaterialien bevorzugt einen Anteil von mindestens 20 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 40 Gew.-%, besonders bevorzugt von mindestens 50 Gew.-%, insbesondere von mindestens 60 Gew.- %, insbesondere bevorzugt von mindestens 75 Gew.-%, und/oder von höchstens 90 Gew.- %, insbesondere von höchstens 80 Gew.-%, in dem Verbundmaterial aufweist .
Bevorzugt umfasst ein Verbundmaterial zumindest ein gebrauchtes und/oder recyceltes organisches Fasermaterial oder ein Gemisch aus zwei oder mehr gebrauchten und/oder recycelten organischen Fasermaterialien. Die Bezeichnung „gebraucht“ steht vorliegend für „benutzt“ bzw. „nicht mehr unbenutzt“ bzw. „aus zweiter Hand stammend“. Ein solches gebrauchtes Material kann dabei auch Abfallmaterial umfassen und/oder gegebenenfalls Abnutzungsspuren aufweisen und kann, aber muss nicht zwingend funktionsfähig sein. Dabei kann das gebrauchte Fasermaterial vom Hersteller, Verkäufer oder einem Dritten bereits dessen gewöhnlicher Verwendung zugeführt worden und gegebenenfalls mit einem Sachmangel behaftet sein. Es kann sich hierbei auch um Ausschussware oder übriggebliebene Ware handeln, die so nicht in den Verkauf gehen soll. Ebenfalls kann es sich hierbei um Ware handeln, welche beispielsweise als Abfall aus einem Produktionsprozess anfällt. Bevorzugt handelt es sich jedoch bei dem gebrauchten Material um ein Fasermaterial, insbesondere ein tierisches Fasermaterial, welches aus einem Produktionsprozess anfällt.
Unter der Bezeichnung „recycelt“ ist zu verstehen, dass ein Rohstoff wiederverwendet bzw. wiederverwertet oder wiederaufbereitet wird. Insbesondere kann ein solcher Rohstoff als Abfall eingestuft sein. Das bedeutet, dass Abfälle durch diverse Verwertungsverfahren zu Erzeugnissen, Materialien oder Stoffen entweder für den ursprünglichen Zweck oder für andere Zwecke aufbereitet werden. Unabhängig von deren ursprünglichen Zweck werden die Erzeugnisse, Materialien oder Stoffe vorliegend für den Zweck der Herstellung eines erfindungsgemäßen thermoplastischen Verbundmaterials eingesetzt.
Überraschend hat sich dabei gezeigt, dass ein Anteil eines solchen gebrauchten und/oder recycelten Fasermaterials eine verbesserte Elastizität des thermoplastischen Verbundmaterials erzielt. Durch eine solche verbesserte Elastizität des Verbundmaterials kann dieses vorteilhaft besser bzw. einfacher dreidimensional verformt werden.
Besonders bevorzugt kann es sich dabei um ein Material handeln, welches Abfallmaterial enthält, wie beispielsweise bei der Herstellung von Lederware anfällt. Ein solches Abfallmaterial kann beispielsweise Stanzabfall umfassen, welcher nach dem Stanzen von Leder in Form von Stanzgitterabfall anfällt.
Prinzipiell ist dabei jedes gebrauchte und/oder recycelte Fasermaterial, insbesondere jedes gebrauchte und/oder recycelte tierische Fasermaterial, welches aus einem Produktionsprozess anfällt, geeignet.
Die gebrauchten und/oder recycelten Lederfasern können hierbei prinzipiell aus jeder Art Lederresten gewonnen werden, wie beispielsweise aus chromgegerbtem, vegetabil gegerbtem und/oder aldehyd-gegerbtem Leder oder deren Vorprodukten wie z. B. Falzspänen oder Spaltledern. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ersetzbare Lederarten sind beispielsweise Oberleder, Velourleder, Crust-Leder, Unterleder, Futterleder, Blankleder sowie technisches Leder. Insbesondere handelt es sich bei dem Leder um Leder mit zumindest einer Farbkomponente bzw. einer vorzugsweise oberflächlichen Farbschicht.
Bevorzugt weist ein solches gebrauchtes und/oder recyceltes Fasermaterial eine Dicke von mindestens 0,8 mm auf. Höchstens ist ein solches Fasermaterial maximal 3 mm dick. Unter der Bezeichnung „Dicke“ ist dabei die Dicke des Ledermaterials samt möglicher weiterer Schichten zu verstehen. Besonders bevorzugt ist ein Fasermaterial mit einer Farbe, wie beispielsweise einem Lack beschichtet, wobei die Färb- bzw. Lackbeschichtung vorzugsweise eine Schichtdicke von mindestens 0,03 mm un von höchstens 0,1 mm aufweist.
Insbesondere ist ein bevorzugtes gebrauchtes und/oder recyceltes organisches Fasermaterial im Wesentlichen frei von Verunreinigungen, wie beispielsweise von Metallen, Schwermetallen oder Material, wie beispielsweise Vlies oder Gewebe. Unter der Bezeichnung „im Wesentlichen frei“ ist vorliegend eine Verunreinigung von nicht mehr als 2 Gew.-%, bevorzugt von nicht mehr als 1 Gew.-%, insbesondere von nicht mehr als 0,5 Gew.-% zu verstehen, wobei der genannte Anteil jede einzelne Verunreinigung für sich kennzeichnet.
Das erfindungsgemäße thermoplastische Verbundmaterial umfasst zumindest ein thermoplastisches Bindemittel, welches die Matrix des thermoplastischen Verbundmaterials bildet und bevorzugt aus einem Heteropolymer, vorliegend auch als Copolymer bezeichnet, ausgewählt ist. Das Heteropolymer bzw. Copolymer kann dabei als Terpolymer ausgebildet sein.
Unter der Bezeichnung „Heteropolymer“ bzw. „Copolymer“ ist vorliegend ein Polymer zu verstehen, welches aus zwei oder mehr verschiedenartigen Monomereinheiten zusammengesetzt ist. Die unterschiedlichen Monomereinheiten können dabei jedoch ähnlich sein. Copolymere können prinzipiell in verschiedene Klassen eingeteilt werden: Statistische Copolymere, in welchen die Verteilung der beiden Monomeren in der Kette zufällig ist; Gradientencopolymere, welche prinzipiell den statistischen Copolymeren ähnlich sind, in denen jedoch der Anteil des einen Monomers im Verlauf der Kette zunimmt und der Anteil und des anderen Monomers abnimmt; alternierende Copolymere, in welchen sich die beiden Monomere abwechseln; Blockcopolymere und Segmentcopolymere, welche aus längeren Sequenzen oder Blöcken jedes Monomers bestehen (je nach Anzahl der Blöcke spricht man auch von Diblockcopolymer, Triblockcopolymer usw.); Pfropfcopolymere, bei welchen Blöcke eines Monomers auf das Gerüst (Rückgrat) eines anderen Monomers aufgepfropft sind.
Copolymere, welche aus drei verschiedenen Monomeren bestehen, nennt man Terpolymere. Auch diese Gruppe der Copolymere lässt sich in die oben aufgeführten Klassen unterteilen.
Erfindungsgemäß ist das thermoplastische Bindemittel ausgewählt aus der Gruppe der Polyurethane, Polyolefine, Polyvinylester, Polyester, Polyamide, Polystyrole, Styrol-Olefine, Polyacrylate, Vinylacetate, Ethylenvinylacetate oder Gemischen aus zwei oder mehr der genannten Gruppen.
Bevorzugt ist das Copolymer aus einem Styrol-Acrylat-Copolymer ( syn . Styrol-Acrylat) und/oder aus einem Styrol-Butadien-Copolymer (syn. Styrol-Butadien, Styrol-Butadien- Kautschuk: SBR; engl. Styrol-Butadien-Rubber) ausgewählt. Besonders bevorzugt ist das Copolymer aus einem Styrol-Acrylat-Copolymer ausgewählt.
Acrylate werden durch Homo- oder Copolymersiation von (Meth)acrylsäureestern gewonnen. Styrol (syn. Vinylbenzol, nach der lUPAC-Nomenklatur Phenylethen) ist ein ungesättiger, aromatischer Kohlenwasserstoff und kann durch Homo- oder Copolymerisation von Vinylbenzol bzw. Phenylethen erhalten werden. Ein geeignetes Styrol-Acrylat-Copolymer kann beispielsweise unter der Bezeichnung Acronal 2412 von der Firma BASF (Ludwigshafen, Deutschland) bezogen werden.
Styrol-Butadien ist ein Copolymer aus 1,3-Butadien und Styrol und die am meisten hergestellte Variante des Synthesekautschuks. Die Bezeichnung "thermoplastisches Bindemittel" steht vorliegend für den Gesamtanteil des thermoplastischen Bindemittels, unabhängig davon, aus wie vielen Komponenten dieses besteht und wie viele verschiedene Zubereitungen dieses umfasst. Des Weiteren umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials mit den folgenden Schritten: i) Bereitstellen eines organischen Fasermaterials oder eines Gemischs aus zwei oder mehr organischen Fasermaterialien, ii) Zerfasern des organischen Fasermaterials bzw. des Gemischs aus zwei oder mehr organischen Fasermaterialien, iii) Zugabe eines thermoplastischen Bindemittels zum Erhalt einer Dispersion, wobei das thermoplastische Bindemittel ausgewählt ist aus der Gruppe der Polyurethane, Polyolefine, Polyvinylester, Polyester, Polystyrole, Styrol-Olefine, Polyacrylate, Vinylacetate, Ethylenvinylacetate oder Gemischen aus zwei oder mehr der genannten Gruppen ausgewählt ist, bevorzugt aus der Gruppe von Styrol-Acrylat und/oder Styrol-Butadien, besonders bevorzug aus der Gruppe von Styrol-Acrylat, iv) optional Zugabe einer wässrigen Lösung eines Aluminium- und/oder eines Kupfersalzes zu der Dispersion aus Schritt iii), v) optional Entwässern der Mischung aus Schritt iv), vi) optional Trocknen der Mischung aus Schritt iv) bzw. v).
Die Bereitstellung eines organischen Fasermaterials oder eines Gemischs aus zwei oder mehr organischen Fasermaterialien kann dabei prinzipiell so erfolgen, dass dieses als entsprechend gefertigtes Material bezogen oder auch selbst angefertigt wird. Bevorzugt ist das organische Fasermaterial aus einem gebrauchten und/oder recycelten Material ausgewählt.
Prinzipiell können in dem erfindungsgemäßen Verfahren sowohl tierische als auch pflanzliche Fasermaterialien eingesetzt werden. Ein bevorzugtes Verfahren verwendet jedoch tierisches Fasermaterial. Neben einem bevorzugt gebrauchten und/oder recycelten Fasermaterial kann hierbei insbesondere auch Fasermaterial eingesetzt werden, welches bereits Bindemittel umfasst und aus einem (gegebenenfalls separaten) Produktionsprozess stammt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält ein solches gebrauchtes und/oder recyceltes tierisches Fasermaterial einen Gehalt an Wachs. Besonders bevorzugt liegt der Gehalt an Wachs in einem gebrauchten und/oder recycelten tierischen Fasermaterial bei mindestens etwa 8 Gew.-% bis mindestens etwa 9 Gew.-%, insbesondere bei etwa 10 Gew.-% bis etwa 12 Gew.-%, insbesondere bevorzugt bei etwa 13 Gew.-% bis etwa 15 Gew.-%.
Des Weiteren kann ein gebrauchtes und/oder recyceltes Material eine Folienbeschichtung aufweisen, wobei es sich hierbei vorzugsweise um Polyurethan handelt. Die Dicke einer solchen bevorzugten Polyurethanfolie liegt insbesondere bei mindestens etwa 0,05 mm und/oder höchstens 0,1 mm.
Gegebenenfalls kann ein bevorzugtes gebrauchtes und/oder recyceltes tierisches Fasermaterial eine Imprägnierung aufweisen. Ferner kann ein weiter bevorzugtes gebrauchtes und/oder recyceltes tierisches Fasermaterial eine mechanische Bearbeitungsschritte wie Bügeln oder Prägen durchlaufen haben, wobei insbesondere eine geprägte Folie Polyurethan umfasst.
Bevorzugt kann das organische Fasermaterial vor dem Zerfasern zerkleinert werden. Eine solche Zerkleinerung von beispielsweise Lederabfällen kann bevorzugt in sogenannten Schneidmessermühlen erfolgen. Bevorzugt erfolgt eine solche Zerkleinerung auf eine Fläche von nicht mehr 1 cm2.
Im Anschluss wird das organische Fasermaterial zerfasert. Ein solches Zerfasern kann, in Abhängigkeit des gewünschten Produkts, entweder trocken oder nass erfolgen. Bevorzugt erfolgt das Zerfasern bei gebrauchten und/oder recycelten, insbesondere bei tierischen Fasermaterialien, nass. Hierfür wird das bevorzugt zerkleinerte Fasermaterial mit Wasser versetzt (4 bis 6 Gew.-% Fasern, 94 bis 96 Gew.-% Wasser) und zerfasert. Eine solche nasse Zerfaserung kann beispielsweise mit Hilfe von Scheibenrefinern erfolgen.
Vorteilhaft ermöglicht eine nasse Zerfaserung die Herstellung eines homogenen und weichen Verbundmaterials.
Anschließend wird das zerfaserte Material in einer wässrigen Lösung bzw. Flüssigkeit eingeweicht, beispielsweise in einem Verhältnis von 1 bis 3 Gew.-% Fasermaterial und 97 bis 99 Gew.-% Wasser. Es ist weiter vorteilhaft, dass die Weichheit bzw. Festigkeit des Verbundmaterials individuell einstellbar ist. Dies ist abhängig von dem Mischungsverhältnis zwischen dem trockenen und dem gegebenenfalls nassen Fasermaterial. Beispielsweise ergibt die Verwendung von 100 % trockenem Fasermaterial vorteilhaft ein sehr weiches Produkt, welches für Handtaschen-, Schuh- oder Bekleidungsmaterial, aber auch in der Automobilindustrie verwendet werden kann. Hingegen ergibt die Verwendung von 100 % nassem Fasermaterial ein sehr festes Produkt, welches beispielsweise für Schuhsohlen, Tascheninnenwände, Wandverkleidungen, verwendet wird.
In einem nachfolgenden Schritt erfolgt die Zugabe des zumindest einen thermoplastischen Bindemittels (gemäß dem o. g. Schritt iii) zu dem organischen Fasermaterial. Prinzipiell kann die Zugabe des thermoplastischen Bindemittels zum organischen Fasermaterial in Form eines kationischen Polymers odereines anionischen Polymers erfolgen. Es ist jedoch bevorzugt, dass das thermoplastische Bindemittel als anionisches Polymer zu dem organischen Fasermaterial zugegeben wird.
Im Anschluss kann die Mischung bzw. Dispersion optional mit einer wässrigen Lösung von anorganischem Aluminium- und/oder Kupfersalz versetzt werden. Bevorzugt wird hierfür Aluminiumsulfat eingesetzt. Für Aluminum-freie Produkte kann eine organische Säure wie beispielsweise Ameisensäure oder Essigsäure verwendet werden. Die anorganischen Salze werden dabei zum Ausfällen des Bindemittels eingesetzt. Im Laufe des Herstellverfahrens wird zumeist der größte Anteil des Metallsalzes mit der wässrigen Phase aus dem Verbundwerkstoff entfernt, ein geringer Rest kann jedoch im Verbundmaterial verbleiben. Vorteilhaft verbleiben bei der Verwendung von organischen Säuren keine Metallsalze im Material oder Abwasser.
In einem weiteren Schritt kann eine Entwässerung und Trocknung der Mischung erfolgen.
Die Mengen des organischen, bevorzugt tierischen, Fasermaterials bzw. des Bindemittels werden dabei so bereitgestellt, dass diese nach Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundmaterials bevorzugt einen Anteil wie bereits oben erläutert ergeben.
Insofern gewünscht, kann das Verbundmaterial in einem nächsten Schritt optional mit einer Folie oder dergleichen kaschiert werden. Durch eine solche Kaschierung hergesteile Produkte, wie beispielsweise Oberflächen mit Lederoptik, können für Handtaschen, Gürtel, Schuhe und dergleichen verwendet werden.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verbundmaterial, wobei das Verbundmaterial nach dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren erhältlich ist.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen Verbundmaterials, vorzugsweise zur Profilummantelung von Wand-, Boden- und Deckenpaneelen, zur Oberflächenbeschichtung von Möbelfronten mit oder ohne Innenradien, zur Kantenanleimung, insbesondere zur Oberflächenbeschichtung von Teilen in Innenräumen motorgetriebener Kraftwagen, zur Herstellung von Flugzeugtragflächen, insbesondere zur Herstellung von Textilien für Bekleidungs-, Schuh- und Taschenmaterial.
Insbesondere wird dabei das weiche Verbundmaterial, dessen Herstellungsprozess bereits erläutert wurde, für die Produktion von Textilien für beispielsweise Bekleidungs-, Schuh- und Taschenmaterial verwendet.
Bei Temperaturen innerhalb einer vorteilhaften thermischen Verformungstemperatur lässt sich das erfindungsgemäße Verbundmaterial Formänderungen, beispielsweise konturgenaue Einformungen, unterziehen, die nach Unterschreiten der thermischen Verformungstemperatur formstabil erhalten bleiben.
Daher betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Oberflächenbeschichtung eines Gegenstands, wobei ein erfindungsgemäßes thermoplastisches Verbundmaterial und ein Gegenstand auf eine Temperatur oberhalb der Fließübergangsgrenze des thermoplastischen Verbundmaterials erhitzt werden, das thermoplastische Verbundmaterial auf den Gegenstand aufgebracht wird, und der Gegenstand und das thermoplastische Verbundmaterial anschließend auf eine Temperatur unterhalb der Fließübergangsgrenze des thermoplastischen Verbundmaterials abgekühlt werden.
Das durch seine erfindungsgemäße Elastizität gekennzeichnete weiche Produkt lässt sich so einfach über dreidimensionale Oberflächen ziehen und kann beispielsweise konturgenauen Ein- und Ausformungen unterzogen werden, die durch Verklebung mit einem Träger formstabil erhalten bleiben.
So kann ein erfindungsgemäß verbessertes Verbundmaterial einfach als Zierleistenoberfläche oder in Form diverser Applikationen auf diversen Trägermaterialien aufgebracht werden, wodurch eine sehr lebendige Optik bzw. ein individuelles Design des Innenraums von motorgetriebenen Kraftwagen erhalten werden kann.
Ferner kann in dem erfindungsgemäßen Verbundmaterial auch eine Verklebung des Verbundmaterials mit einem Futterstoff und/oder Obermaterial wie beispielsweise einem Vliesstoff erfolgen. Vorteilhaft ermöglicht eine Verklebung mit einem solchen Vliesstoff eine Verbesserung der Stichausreißfestigkeit, insbesondere im Hinblick auf ein Vernähen des vorteilhaften Verbundmaterials.
Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen und Ausführungsbeispielen bzw. Beschreibungsteilen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können und insbesondere auch einzelne Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele bzw. Varianten zu neuen Ausführungsbeispielen bzw. Varianten kombiniert werden können.
Wie bereits oben erläutert, enthält ein bevorzugtes Verbundmaterial organisches, vorzugsweise gebrauchtes und/oder recyceltes, Fasermaterial. Dies gilt umso mehr, wenn dieses als Reststoff in einem Produktionsprozess, wie beispielsweise in Form von (Fertig)Lederstanzabfällen, anfällt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Anteil an organischem Faseranteil in dem thermoplastischen Verbundmaterial mindestens 60 Gew.-% und/oder höchstens 80 Gew.-%.
Wie bereits oben erläutert, umfasst ein bevorzugtes Verbundmaterial organisches Fasermaterial, welches gebrauchte und/oder recycelte Lederfasern und/oder Pflanzenfasern, bevorzugt aus gebrauchten und/oder recycelten Lederfasern, enthält.
In Abhängigkeit von den gewünschten optischen oder mechanischen Eigenschaften wird das organische Fasermaterial auf eine gestreckte Länge von im Allgemeinen etwa 0,1 bis 20 mm zerkleinert. Insofern die organischen Fasern aus Lederfasern ausgewählt sind, liegt die Faserlänge bevorzugt bei mindestens etwa 0,5 mm, besonders bevorzugt bei etwa 1 mm, insbesondere bei etwa 3 mm. Höchstens liegt eine bevorzugte Faserlänge bei bis zu etwa 20 mm, besonders bevorzugt bis zu etwa 10 mm, insbesondere bei bis zu etwa 8 mm. Die Faserlänge wird dabei im gestreckten Zustand der Faser gemessen; je nach Ausgangsmaterial und Zerkleinerungsart kann es Vorkommen, dass die Faser ohne äußere Beeinflussung eine unregelmäßige, beispielsweise eine gekrümmte, Form einnimmt.
Neben dem vorzugsweise gebrauchten und/oder recycelten tierischen oder pflanzlichen Fasermaterial können ferner weitere Fasermaterialien zur Herstellung des Verbundmaterials dienen. Hierfür werden bevorzugt gebrauchte und/oder recycelte Stofffasern und/oder recycelte Kunststofffasern, insbesondere gebrauchte und/oder recycelte Stofffasern, eingesetzt.
Geeignete Kunststofffasern können dabei aus Polymeren wie Cupro-, Viskose-, Modal-, Acetat-, Triacetat- oder Alginatfasern sowie Proteinfasern oder Gemischen aus zwei oder mehr der genannten Fasern ausgewählt sein. Als Beispiele für geeignete Fasern aus synthetischen Polymeren können Polyacryl-, Polymethacryl-, Polyvinylchlorid-, fluorhaltige Polymerfasern, Polyethylen-, Polypropylen-, Vinylacetat-, Polyacrylnitril-, Polyamid-, Polyester- oder Polyurethanfasern genannt werden.
Recycelte Stofffasern können beispielsweise aus Filzstoff, Korkstoff, Leinenstoff, Papierstoff, Samtstoff, Jersey-Stoff, Lederstoff und/oder Jeansstoff und dergleichen erhalten werden.
Recycelte Stofffasern, die bei Textilproduktionen von beispielsweise Jeansstoff anfallen, sind hierbei besonders vorteilhaft.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verbundmaterial zumindest ein Bindemittel, welches aus einem Natur- und/oder synthetischen Latex, vorzugsweise aus einem Naturlatex, ausgewählt ist. Natur- und/oder synthetisches Latex ist ein Material, das durch das Aufschäumen von natürlichem oder synthetischem Kautschuk entsteht. Naturkautschuk (umgangssprachlich auch Kautschuk genannt) wird auch als Gummi elasticum oder Resina elastica bezeichnet und ist ein gummiartiger Stoff im Milchsaft von Kautschukpflanzen. Als Rohstoff für synthetisch hergestellten Kautschuk dient insbesondere Erdöl.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung eines solchen Verbundmaterials berücksichtigt daher zusätzlich zu den bereits oben genannten Schritten den Zusatz eines Natur- und/oder synthetischen Latex, bevorzugt den Zusatz eines Naturlatex. Ferner kann das Bindemittel weitere Komponenten umfassen, welche beispielsweise auch aus Biopolymeren ausgewählt sein können. Unter der Bezeichnung „Biopolymer“ wird dabei ein Polymer verstanden, welches im Wesentlichen biologischen Ursprungs ist und dessen Anteil an synthetischen Komponenten nicht mehr als 20 Gew.-%, bevorzugt nicht mehr als 10 Gew.-%, beträgt. Der Begriff „Biopolymer“ schließt dabei nicht aus, dass das Biopolymer ferner Prozesse zu dessen Aufbereitung und Aufreinigung durchlaufen kann.
Bevorzugt enthält das thermoplastische Bindemittel mindestens ein Polymer, welches eine Mindestfilmbildetemperatur (MFT) von höchstens 30 °C, bevorzugt von höchstens 0 °C, aufweist.
Unter der Bezeichnung Mindestfilmbildetemperatur ist die niedrigste Temperatur, bei der eine dünne Schicht einer Polymerdispersion noch zu einem zusammenhängenden Film auftrocknet. Sie liegt nahe bei der Glasübergangstemperatur Tg des Polymeren und bestimmt mit der Filmbildung eine der wichtigsten anwendungstechnischen Eigenschaften einer Polymerdispersion. Eine Methode zur Bestimmung der Mindestfilmbildetemperatur sind dem Fachmann bekannt und kann beispielsweise nach DIN 53787 erfolgen.
Wie bereits oben erläutert, umfasst eine bevorzugte Ausführungsform ein Bindemittel, welches aus einem Styrol-Acrylat-Copolymer ausgewählt ist. Ein solches Styrol-Acrylat- Copolymer weist vorzugsweise einen Anteil von Acrylat von über 50 Gew.-% auf, besonders bevorzugt umfasst das Styrol-Acrylat-Copolymer einen Anteil von Acrylat von mindestens 60 Gew.-%. Der Anteil von Styrol in dem Copolymer liegt bei höchstens 40 Gew.-%, besonders bevorzugt bei höchstens 30 Gew.-%.
Die Acrylat-Komponente bzw. das Acrylat-Polymer kann dabei Homopolymere oder Copolymere verwenden, welche neben Acrylsäureestern (Acrylaten) beispielsweise Acrylnitril, Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylchlorid und/oder Vinylidenchlorid aufweist.
Bevorzugte Monomere für die Herstellung des Acrylat-Polymers sind dabei ausgewählt aus Methacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, tert.-Butylacrylat, Hexylacrylat, 2- Ethylhexylacrylat und/oder Laurylacrylat. Gegebenenfalls können bei der Polymerisation auch weitere Monomere wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Acrylamid und/oder Methacrylamid zugegeben werden. Auch kann die Acrylat-Kom ponente Acrylate und/oder Methacrylate mit einer oder mehreren funktionellen Gruppen umfassen, wie beispielsweise Maleinsäure, Itaconsäure, Butandioldiacrylat, Hexandioldiacrylat, Triethylenglycoldiacrylat,
Tetraethylenglycoldiacrylat, Neopentylglycoldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, 2- Hydroxyethylacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylacrylat,
Propylenglycolmethacrylat, Butandiolmonoacrylat, Ethyldiglycolacrylat sowie 2-Acrylamido- 2-methylpropansulfonsäure.
Alternativ oder zusätzlich kenn ein bevorzugtes Verbundmaterial ein Styrol-Butadien- Copolymer umfassen. Der Anteil des Styrol-Acrylat-Copolymers bzw. eines Styrol- Butadien-Copolymers in dem thermoplastischen Verbundmaterial liegt bevorzugt bei mindestens 10 Gew.-% und/oder bei höchstens 50 Gew.-%.
Bevorzugt kann die Thermoplastizitätstemperatur des Verbundmaterials durch ein vorteilhaftes Polymer, bevorzugt durch ein Styrol-Acrylat-Copolymer bzw. ein Styrol- Butadien-Copolymer, auf eine Verformungstemperatur von etwa 50 °C bis höchstens etwa 80 °C, besonders bevorzugt auf etwa 65 °C, insbesondere auf etwa 50 °C, gesenkt werden, wodurch der Energieaufwand für eine thermische Verformung signifikant reduziert werden kann. Eine thermische Verformung kann dabei insbesondere den Vorgang des Tiefziehens umfassen.
In Abhängigkeit von der Verwendung des vorteilhaften Verbundmaterials können dessen Eigenschaften weiter modifiziert werden. So kann ein weiter bevorzugtes Verbundmaterial bis zu 20 Gew.-% einer oder mehrerer Komponenten aus der Gruppe umfassend anorganische Salze, kationische Polymere, Konservierungsmittel, Farbstoffe, natürliche und/oder synthetische Fette, Paraffine, natürliche und/oder synthetische Öle, Siliconöle, ionische und/oder nichtionische Tenside enthalten.
Über die bereits eingangs erläuterte Verwendung des erfindungsgemäßen thermoplastischen Verbundmaterials hinaus kann dieses prinzipiell zur Herstellung verschiedenster thermisch formbarer Komponenten, wie beispielsweise thermisch formbaren Schuhkomponenten wie Hinterkappen und/oder Vorderkappen, Ummantelung von Gegenständen, wie beispielsweise Ummantelung von Boxen, Parfumbehältern und dergleichen, Lederauskleidungen von Behältern und Schatullen etc. eingesetzt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das vorteilhafte Verbundmaterial einen thermisch aktivierbaren Klebstoff, vorzugsweise einen Schmelzklebstoff. Ein solcher thermisch aktivierbarer Klebstoff bzw. bevorzugter Schmelzklebstoff bildet nach Aktivierung bei einer Temperatur, bei welcher sich der Klebstoff bzw. der Schmelzklebstoff erweicht bzw. in den flüssigen Zustand übergeht, mit dem organischen Fasermaterial eine feste Verbindung und bzw. verklebt mit diesem vollflächig und beständig. Durch eine nachfolgende Abkühlung verfestigt sich der Klebstoff und bleibt so auch bei hoher mechanischer Belastung fest mit dem organischen Fasermaterial verbunden.
Unter der Bezeichnung „Schmelzklebstoff“ (auch Heißklebstoff, Heißkleber, Hotmelt oder Heißleim genannt) wird ein im Allgemeinen lösungsmittelfreier und bei Raumtemperatur mehr oder weniger fester Stoff verstanden, welcher sich im erwärmten Zustand bei dessen Schmelztemperatur verflüssigt und beim Abkühlen eine feste Verbindung, im vorliegenden Fall mit den organischen Fasern und gegebenenfalls weiteren Substanzen, welche sich in dem vorteilhaften Verbundwerkstoff befinden, bildet. Diese Gruppe von Klebstoffen basiert auf verschiedenen chemischen Rohstoffen. Bevorzugt liegt die Schmelztemperatur eines solchen Schmelzklebestoffs innerhalb der thermischen Verformungstemperatur des Verbundmaterials.
Der thermisch aktivierbare Klebstoff bzw. der bevorzugte Schmelzklebstoff kann dabei das Bindemittel selbst, d. h. der Naturlatex und ggf. weitere optionale Bindemittel, bilden. Alternativ kann der thermisch aktivierbare Klebstoff bzw. der Schmelzklebstoff auch aus einer anderen Substanz ausgewählt sein. Eine solche alternative Substanz kann beispielsweise aus der Gruppe von Polyamid, Polyethylen, Polyalphaolefin, Ethylenvinylacetat-Copolymeren, Polyester-Elastomeren, Copolyamid-Elastomeren, Vinylpyrrolidon/Vinylacetat-Copolymeren und dergleichen ausgewählt sein.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Ansprüchen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsform des beschriebenen Ausführungsbeispiels beschränkt ist, sondern durch den Umfang der beiliegenden Patentansprüche bestimmt ist. Insbesondere können die einzelnen Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführungsform in anderer Kombination als bei dem untenstehend angeführten Beispiel verwirklicht sein. Beispiele
Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundmaterials:
Beispiel 1: Herstellung eines erfindungsgemäßen Verbundmaterials aus Fertiglederresten
In einem ersten Schritt können die gebrauchten und/oder recycelten Fertiglederreste, welche aus einem Produktionsprozess stammen, gegebenenfalls vorsortiert werden, um so ein sortenreines Fasermaterial zu erhalten. Für die Herstellung des erfindunggemäßen Verbundmaterials werden Fertiglederreste (wie beispielsweise Lederstanzabfälle) in sogenannten Schneidmessermühlen (Mühlen mit rotierenden und statischen Messern) auf einer Faserlänge von unter 10 mm zerkleinert. Hierzu dient ein Sieb mit 1 cm2 Lochung, welches in der Schneidmessermühle eingelegt ist und nur Fasern ausbläst, welche kleiner als 10 mm sind.
Im Anschluss werden die Fasern 4 Gew.-% mit Wasser 96 Gew.-% versetzt und mit Scheibenrefinern (z. B. Asplund Scheibenrefiner, Valmet, Darmstadt, Deutschland) nass zerfasert.
Die Pulpe (1 - 3 Gew.-% Faseranteil + 97 - 99 Gew.-% Wasser), die aus den oben genannten Schritten ensteht, wird mit einem Bindemittel versetzt (5 - 30 Gew.-% auf Faseranteil = bei 10.000 Liter Pulpe mit 2 Gew.-% Faseranteilt sind 200 kg Fasern enthalten; auf diese 200 kg werden 5 - 30 Gew.-% Bindemittel (trocken) zugegeben) und dieses mit einem kationischen Produkt (z. B. Aluminiumsulfatlösung, Firma Ecolochem, 7- 10 %ig, pH < 7) koaguliert und somit die Faser ausgefällt.
Als Bindemittel wird 20 Gew.-% eines Styrol-Acrylat-Copolymers (Acronal 2412, BASF, Deutschland) (Mindestfilmbildtemperatur (MFT) höchstens 20 bis 30 °C, bevorzugt höchstens 0 °C, dynamische Viskosität unter 3000 mPa.s (23 °C, 250 1/s; DIN EN ISO 3219)) hinzugefügt. Optional kann ein Naturlatex hinzugefügt werden.
Der so gewonnene Faserbrei wird anschließend mit einer Langsiebentwässerungsmaschine (Fa. Corsini) entwässert, unter Zufuhr von Warmluft in einem Trockenkanal (Fa. Dornier) getrocknet, in einem Walzwerk kalandriert (z. B. Aletti, Varese), geschliffen und weiter veredelt. Die Veredelung kann beispielsweise durch Prägung auf der Oberfläche und Zurichtung mit Farbe erfolgen. Beispiel 2: Herstellung eines erfindungsgemäßen Verbundmaterials aus Fertiglederresten
Für die Herstellung des erfindunggemäßen Verbundmaterials werden gebrauchte und/oder recycelte Fertiglederreste in Schneidmessermühlen zu einer Faserlänge von unter 10 mm zerkleinert (siehe Beispiel 1).
Im Anschluss werden die Fasern 6 Gew.-% mit Wasser 94 Gew.-% versetzt und mit Scheibenrefinern (z. B. Asplund Scheibenrefiner, Valmet, Darmstadt, Deutschland) nass zerfasert.
Die Pulpe (1 - 3 Gew.-% Faseranteil + 97 - 99 Gew.-% Wasser), die aus den oben genannten Schritten ensteht, wird mit einem Bindemittel versetzt (5 - 30 Gew.-% auf Faseranteil = bei 10.000 Liter Pulpe mit 2 Gew.-% Faseranteilt sind 200 kg Fasern enthalten; auf diese 200 kg werden 5 - 30 Gew.-% Bindemittel (trocken) zugegeben) und dieses mit einem kationischen Produkt (z. B. Aluminiumsulfatlösung, Firma Ecolochem, 7- 10 %ig, pH < 7) koaguliert und somit die Faser ausgefällt.
Als Bindemittel wird 30 Gew.-% eines Styren-Butadien-Copolymers (Synthomer, Deutschland) hinzugefügt (Mindestfilmbildtemperatur (MFT) höchstens 30 °C, bevorzugt höchstens 0 °C, dynamische Viskosität unter 3000 mPa.s (23 °C, 250 1/s; DIN EN ISO 3219)) . Des Weiteren kann optional ein Naturlatex hinzugefügt
Der so gewonnene Faserbrei wird anschließend mit einer Langsiebentwässerungsmaschine (Fa. Corsini) entwässert, unter Zufuhr von Warmluft in einem Trockenkanal (Fa. Dornier) getrocknet, in einem Walzwerk kalandriert (z. B. Aletti, Varese), geschliffen und weiter veredelt. Die Veredelung kann beispielsweise durch Prägung auf der Oberfläche und Zurichtung mit Farbe erfolgen.
Beispiel 3: Herstellung eines erfindungsgemäßen Verbundmaterials aus Fertiglederresten
Für die Herstellung des erfindunggemäßen Verbundmaterials werden gebrauchte und/oder recycelte Fertiglederreste in Schneidmessermühlen zu einer Faserlänge von unter 10 mm zerkleinert (siehe Beispiel 1). Im Anschluss werden die Fasern 5 Gew.-% mit Wasser 95 Gew.-% versetzt und mit Scheibenrefinern (z. B. Asplund Scheibenrefiner, Valmet, Darmstadt, Deutschland) nass zerfasert.
Die Pulpe (1 - 3 Gew.-% Faseranteil + 97 - 99 Gew.-% Wasser), die aus den oben genannten Schritten ensteht, wird mit einem Bindemittel versetzt (5 - 30 Gew.-% auf Faseranteil = bei 10.000 Liter Pulpe mit 2 Gew.-% Faseranteilt sind 200 kg Fasern enthalten; auf diese 200 kg werden 5 - 30 Gew.-% Bindemittel (trocken) zugegeben) und dieses mit einem kationischen Produkt (z. B. Aluminiumsulfatlösung, Firma Ecolochem, 7- 10 %ig, pH < 7) koaguliert und somit die Faser ausgefällt.
Als Bindemittel wird 25 Gew.-% eines Styrol-Acrylat-Copolymers hinzugefügt (Mindestfilmbildtemperatur (MFT) höchstens 30 °C, bevorzugt höchstens 0 °C, dynamische Viskosität unter 3000 mPa.s (23 °C, 250 1/s; DIN EN ISO 3219)). Des Weiteren kann optional ein Biopolymer hinzugefügt werden.
Der so gewonnene Faserbrei wird anschließend mit einer Langsiebentwässerungsmaschine (Fa. Corsini) entwässert, unter Zufuhr von Warmluft in einem Trockenkanal (Fa. Dornier) getrocknet, in einem Walzwerk kalandriert (z. B. Aletti, Varese), geschliffen und weiter veredelt. Die Veredelung kann beispielsweise durch Prägung auf der Oberfläche und Zurichtung mit Farbe erfolgen.
Beispiel 4: Herstellung eines erfindungsgemäßen Verbundmaterials aus Fertiglederresten und recyceltem Stoff
Für die Herstellung des erfindunggemäßen Verbundmaterials werden gebrauchte und/oder recycelte Fertiglederreste sowie recycelter Jeansstoff in Schneidmessermühlen zu einer Faserlänge von unter 10 mm zerkleinert (siehe Beispiel 1).
Im Anschluss werden die Fasern 6 Gew.-% mit Wasser 94 Gew.-% versetzt und mit Scheibenrefinern (z. B. Asplund Scheibenrefiner, Valmet, Darmstadt, Deutschland) nass zerfasert.
Die Pulpe (1 - 3 Gew.-% Faseranteil + 97 - 99 Gew.-% Wasser), die aus den oben genannten Schritten ensteht, wird mit einem Bindemittel versetzt (5 - 30 Gew.-% auf Faseranteil = bei 10.000 Liter Pulpe mit 2 Gew.-% Faseranteilt sind 200 kg Fasern enthalten; auf diese 200 kg werden 5 - 30 Gew.-% Bindemittel (trocken) zugegeben) und dieses mit einem kationischen Produkt (z. B. Aluminiumsulfatlösung, Firma Ecolochem, 7- 10 %ig, pH < 7) koaguliert und somit die Faser ausgefällt.
Als Bindemittel wird 30 Gew.-% eines Styrol-Acrylat-Copolymers hinzugefügt (Mindestfilmbildtemperatur (MFT) höchstens 30 °C, bevorzugt höchstens 0 °C, dynamische Viskosität unter 3000 mPa.s (23 °C, 250 1/s; DIN EN ISO 3219)). Des Weiteren kann optional ein Naturlatex hinzugefügt werden.
Der so gewonnene Faserbrei wird anschließend mit einer Langsiebentwässerungsmaschine (Fa. Corsini) entwässert, unter Zufuhr von Warmluft in einem Trockenkanal (Fa. Dornier) getrocknet, in einem Walzwerk kalandriert (z. B. Aletti, Varese), geschliffen und weiter veredelt. Die Veredelung kann beispielsweise durch Prägung auf der Oberfläche und Zurichtung mit Farbe erfolgen.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließen die Begriffe „Bestandteil“ oder „Komponente“ nicht aus, dass diese aus mehreren zusammenwirkenden Teil-Komponenten bestehen können.

Claims

Patentansprüche
1. Verbundmaterial, enthaltend a) mindestens ein organisches Fasermaterial oder ein Gemisch aus zwei oder mehr organischen Fasermaterialien, wobei das organische Fasermaterial oder das Gemisch aus zwei oder mehr organischen Fasermaterialien bevorzugt zumindest ein gebrauchtes und/oder recyceltes Fasermaterial umfasst, und wobei das organische Fasermaterial oder das Gemisch aus zwei oder mehr organischen Fasermaterialien einen Anteil von mindestens 20 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 40 Gew.-%, besonders bevorzugt von mindestens 50 Gew.-%, insbesondere von mindestens 60 Gew.-%, insbesondere bevorzugt von mindestens 75 Gew.-%, und/oder von höchstens 90 Gew.-%, insbesondere von höchstens 80 Gew.-%, in dem Verbundmaterial aufweist, und b) mindestens ein thermoplastisches Bindemittel, wobei das thermoplastische Bindemittel aus der Gruppe der Polyurethane, Polyolefine, Polyvinylester, Polyester, Polyamide, Polystyrole, Styrol-Olefine, Polyacrylate, Vinylacetate, Ethylenvinylacetate oder Gemischen aus zwei oder mehr der genannten Gruppen ausgewählt ist, bevorzugt aus der Gruppe von Styrol-Acrylat und/oder Styrol- Butadien, und wobei das Bindemittel bevorzugt einen Anteil von mindestens 10 Gew.-%, besonders bevorzugt von mindestens 20 Gew.-%, insbesondere von mindestens 30 Gew.-%, und/oder bevorzugt von höchstens 50 Gew.-%, insbesondere von höchstens 40 Gew.-%, in dem Verbundmaterial aufweist.
2. Verbundmaterial nach Anspruch 1, wobei das organische Fasermaterial oder ein Gemisch aus zwei oder mehr organischen Fasermaterialien ausgewählt ist aus gebrauchten und/oder recycelten Lederfasern und/oder gebrauchten und/oder recycelten Pflanzenfasern, bevorzugt aus gebrauchten und/oder recycelten Lederfasern.
3. Verbundmaterial nach Anspruch 1 oder 2, wobei das organische Fasermaterial oder ein Gemisch aus zwei oder mehr organischen Fasermaterialien ausgewählt ist aus recycelten Lederfasern und/oder recycelten Pflanzenfasern, bevorzugt aus recycelten Lederfasern.
4. Verbundmaterial nach Anspruch 2 oder 3, wobei das gebrauchte bzw. recycelte organische Fasermaterial Lederstanzabfall umfasst.
5. Verbundmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das organische Fasermaterial eine Länge von etwa 0,5 mm bis 20 mm aufweist.
6. Verbundmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundmaterial ferner gebrauchte und/oder recycelte Stofffasern und/oder Kunststofffasern, bevorzugt recycelte Stofffasern, umfasst.
7. Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bindemittel ferner zumindest ein Material umfasst, aus einem synthetischen Latex und/oder aus einem Naturlatex, vorzugsweise aus einem Naturlatex, ausgewählt ist.
8. Verbundmaterial nach einem der vorstehend Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel mindestens ein Polymer enthält, welches eine Mindestfilmbildetemperatur (MFT) von höchstens 30 °C, bevorzugt von höchstens 0 °C, aufweist.
9. Verbundmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundmaterial eine thermische Verformungstemperatur von etwa 50 °C und/oder von höchstens 80 °C, bevorzugt von etwa 65 °C, insbesondere von etwa 50 °C, aufweist.
10. Verbundmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundmaterial bis zu 20 Gew.-% einer oder mehrerer Komponenten, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anorganischen Salzen, kationische Polymere, Konservierungsmitteln, Farbstoffen, natürlichen und/oder synthetischen Fetten, Paraffinen, natürlichen und/oder synthetischen Ölen, Siliconölen, ionischen und/oder nichtionischen Tensiden, enthält.
11. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials, umfassend die Schritte: i) Bereitstellen eines organischen Fasermaterials oder eines Gemischs aus zwei oder mehr organischen Fasermaterialien, ii) Zerfasern des organischen Fasermaterials bzw. des Gemischs aus zwei oder mehr organischen Fasermaterialien, iii) Zugabe eines thermoplastischen Bindemittels zum Erhalt einer Dispersion, wobei das thermoplastische Bindemittel ausgewählt ist aus der Gruppe der Polyurethane, Polyolefine, Polyvinylester, Polyester, Polystyrole, Styrol-Olefine, Polyacrylate, Vinylacetate, Ethylenvinylacetate oder Gemischen aus zwei oder mehr der genannten Gruppen ausgewählt ist, bevorzugt aus der Gruppe von Styrol-Acrylat und/oder Styrol-Butadien, besonders bevorzugt aus der Gruppe von Styrol-Acrylat, iv) optional Zugabe einer wässrigen Lösung eines Aluminium- und/oder eines Kupfersalzes zu der Dispersion aus Schritt iii), v) optional Entwässern der Mischung aus Schritt iv), vi) optional Trocknen der Mischung aus Schritt iv) bzw. v).
12. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials gemäß Anspruch 11, wobei das organische Fasermaterial bzw. das Gemisch aus zwei oder mehr organischen Fasermaterialien gemäß Schritt ii) nass zerfasert und nachfolgend in einer wässrigen Flüssigkeit eingeweicht wird.
13. Verbundmaterial, wobei das Verbundmaterial nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 12 erhältlich ist.
14. Verfahren zur Oberflächenbeschichtung eines Gegenstands, wobei ein thermoplastisches Verbundmaterial und ein Gegenstand auf eine Temperatur oberhalb der Fließübergangsgrenze des thermoplastischen Verbundmaterials erhitzt werden, das thermoplastische Verbundmaterial auf den Gegenstand aufgebracht wird, und der Gegenstand und das thermoplastische Verbundmaterial anschließend auf eine Temperatur unterhalb der Fließübergangsgrenze des thermoplastischen Verbundmaterials abgekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, dass als thermoplastisches Verbundmaterial ein thermoplastisches Verbundmaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 oder ein thermoplastisches Verbundmaterial, hergestellt gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, eingesetzt wird.
15. Verwendung eines Verbundmaterials gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 odereines Verbundmaterials hergestellt nach einem der Ansprüche 11 bis 12 oder herstellbar nach Anspruch 13 zur Profilummantelung von Wand-, Boden- und Deckenpaneelen, zur Oberflächenbeschichtung von Möbelfronten mit oder ohne Innenradien, zur Kantenanleimung, insbesondere zur Oberflächenbeschichtung von Teilen in Innenräumen motorgetriebener Kraftwagen, zur Herstellung von Flugzeugtragflächen, insbesondere zur Herstellung von Textilien für Bekleidungs-, Schuh- und Taschenmaterial.
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