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Verfahren zur Herstellung einer Kunstlederplatte
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kunstlederplatte.
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Nach einem bekannten Verfahren zur Herstellung einer Kunstlederplatte
wird vorgeschlagen, ein Grundmaterial, beispielsweise ein Gewebe oder einen Vliesstoff
mit einem gelöst Polyurethan-Harz oder einem gelösten Polyamid-Harz zu beschichten.
Die Beschichtung wird auf nassem oder auf trockenem Wege verfestigt, wodurch eine
feste Grundschicht erhalten wird. Auf diese wird anschließend zur Verbesserung der
Oberflächeneigenschaften eine zusätzliche Oberflächenschicht aus einem weiteren
gelösten Harz aufgebracht sowie eine klare Abdeckschicht aus einem weichmacherhaltigen
PVC.
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Die Herstellung eines derartigen Kunstleders ist in sofern problematisch,
als durch die Verwendung der benötigten organischen Lösungsmittel immer eine gewisse
Feuergefahr besteht sowie die Gefahr der Ausscheidung gefährlicher Gase oder Dämpfe.
Es müssen deshalb notwendigerweise beträchtliche Kosten für zusätzliche Feuerschutz-Ausrüstungen
und Lösungsmittel-Rückgewinnungs-Anlagen aufgebracht werden, wodurch die Kosten
für das erhaltene Produkt in eine eine wirtschaftliche Herstellung gefährdende Höhe
getrieben werden.
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In dem Bestreben diese Schwierigkeiten zu überwinden, wurde bereits
vorgeschlagen, für die Bildung der Grund- und der Oberflächenschicht eine hochmolekulare
Polymer-Emulsion zu verwenden, die frei von organischen Lösungsmitteln ist und die
aus einem synthetischen Harz oder einem synthetischen Gummi besteht.
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In der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 40 23/972 wird ein Kunstleder
dieser Gattung beschrieben, das eine geschäumte und beschichtete Grundschicht enthält.
Diese wird erhalten durch Einblasen von Luft in eine wässrige Harzdispersion von
hoher Konzentration. Der erhaltene Schaum wird nach dem Auftragen an der Oberfläche
mit einem Polyurethan-Film überzogen.
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Ein weiteres Kunstleder dieser Gattung wird in der japanischen Offenlegungsschrift
Nr. 11280/1976 beschrieben. Dabei wird auf ein Grundmaterial ein Schaum in Gestalt
einer dünnen Schicht aufgetragen, der durch Einblasen von Luft in eine Dispersion
aus einem thermohärtenden Acryl-Emulsions-Polymer, das ein Netzmittel enthält, erhalten
wurde. Nach der Verfestigung wird die so gebildete Grundschicht mit einem transparenten
Film aus einem thermohärtenden Acryl-Emulsions-Polymer überzogen. Die Abdeckschicht
wird wiederum aus einem gelösten Harz gebildet, und durch den Gehalt des organischen
Lösungsmittels können sich ungünstige Oberflächen-Eigenschaften ergeben. Beispielsweise
eine Aufrauhung der Oberfläche, sogenannte Nadel löcher oder ungünstige Vertiefungen.
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Um diese Nachteile zu vermeiden wird ein anderes Verfahren vorgeschlagen,
bei dem auf die Grundschicht eine Abdeckschicht mit einem 2 Flächengewicht von 50
bis 90 g/m2 als Feststoff aufgebracht oder zwischen der Grundschicht und der Abdeckschicht
eine lösungsmittelbeständige Vorschicht eingelagert wird. Die damit erzielten Ergebnisse
sind insofern noch unbefriedigend, als die Adhäsion zwischen den Oberzugsschichten
schlecht ist. Diese können leicht durch Abrieb abgelöst werden und das entstehende
Produkt weist einen harten Griff auf. Außerdem hat das Verfahren wirtschaftliche
Nachteile.
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Durch ein weiteres Verfahren wurde vorgeschlagen, eine Oberflächenschicht
zunächst auf Ablösepapier aufzubringen und diese anschließend mit einem beschichteten
Grundmaterial zu verbinden. Dieses Verfahren hat insofern einen Nachteil, als die
erforderliche Adhäsion zwischen den Oberflächen unbefriedigend ist. Das ist insofern
auch unvermeidbar, als die Oberflächenschicht aus einem Harz vom Emulsionstyp besteht
und es ist dementsprechend schwieriger, eine Filmschicht zu bilden als bei einem
Harz vom Lösungsmitteltyp. Es tritt daher leicht der sogenannte "gum up"-Effekt
des Harzes auf, was unbefriedigend ist.
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Auch das Auftragen des dünnen Filmes ist schwierig, was zu einer unerwünschten
Verteuerung führt, und der Griff des erhaltenen Produktes wird beeinträchtigt. Darüber
hinaus hat das erhaltene Produkt eine
schlechte Abriebbeständigkeit
insofern als eine gewisse Klebrigkeit des Harzes unvermeidbar ist. Die Oberflächenschicht
muß deshalb noch zusätzlich mit einer großen Menge eines klaren Oberzuges versehen
werden, um diesen den normalen Gebrauch des erhaltenen Kunstleders beeinträchtigenden
Effekt zu vermeiden. Wenn ein PVC-Harz verwendet wird, migried der darin enthaltene
Weichmacher in die Oberflächenzonen der Grundschicht der Kunstleder-Platte, was
in jedem Falle schädlich ist, auch wenn entsprechende Kunstleder zunächst eine ausgezeichnete
Abriebfestigkeit und einen weichen Griff haben können.
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Obwohl zahlreiche Untersuchungen bezüglich der Bildung einer Oberflächenschicht
auf einer Grundschicht vom Emulsionstyp aufgeführt wurden, konnten die vorstehend
angegebenen Nachteile bis zum heutigen Tage nicht vollkommen überwunden werden.
Erst die vorliegende Erfindung schafft hier Abhilfe.
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Es ist ein besonderes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Verfahren
zur Herstellung von Kunstleder-Platten vorzuschlagen, das bei einem weichen Griff
und ausgezeichneter Abriebfestigkeit zu einer guten Waschbesttändigkeit der erhaltenen
Produkte führt. Es soll insbesondere die sogenannte Losnarbigkeit (cornua-Bildung)
vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs
genannten-Art gelöst, bei dem eine hochmolekulare, geschäumte Emulsion auf ein Grundmaterial
aufgebracht wird, und daß auf diese nach der Verfestigung eine ultra-violett-härtbare
Harzzusammensetzung aufgebracht und durch Einwirkung einer ultravioletten Strahlung
verfestigt wird, um eine festhaftende Abdeckschicht auszubilden.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird eine geschäumte, hochmolekulare,
polymere Emulsion auf ein Tuch oder Vlies aufgetragen, um ein beschichtetes Grundmaterial
zu bilden. Ein Teil der Emulsion dringt während des Beschichtungsvorganges in die
Poren des Grundmaterials ein, wodurch die Haftung zwischen beiden Schichten wesentlich
verbessert wird. Nach der Verfestigung ist die Oberseite der geschäumten Grundschicht
gleichmäßig
glatt und feinstrukturiert.
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Anschließend wird eine ultraviolett-härtbare Harz-Zusammensetzung,
wie beispielsweise ein Präpolymer mit relativ niedrigem Molekulargewicht oder ein
Oligomer auf besagte Oberfläche aufgebracht, wobei wiederum ein Teil der Zusammensetzung
in die Poren der geschäumten Schicht eindringt. Durch die anschließende Behandlung
mit ultravioletten Strahlen reagiert die Harz-Zusammensetzung aus und verfestigt
sich.
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In einigen Fällen reagiert die Harz-Zusammensetzung chemisch mit dem
hochmolekularen Polymer der Grundschicht, was zu einer besonders festen Haftung
zwischen der Grundschicht und der Oberflächenschicht führt. Eine vergleichbar feste
Haftung kann durch Anwendung der eingangs beschriebenen Verfahren nach dem Stande
der Technik nicht erreicht werden desgl. nicht eine vergleichbar feste Adhäsion
zwischen dem Grundmaterial und der geschäumten Grundschicht.
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Erfindungsgemäß kann eine glatte, zarte Oberflächenschicht gebildet
werden, während die Oberflächenschichten nach herkömmlichen Verfahren dick sind.
Dementsprechend können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Kunstleder-Platten mit
einem weic.'r.e1i Griff und ausgezeichneter Abriebfestigkeit und Waschbeständigkeit
erhalten werden, die frei von Losnarbigkeit (cornua-Effekt) und Nadel löchern oder
Vertiefungen sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren läBt sich technisch einfach realisieren
und es hat eine große Produktivität.
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Als Grundmaterial kann jedes beschichtbare Material verwendet werden,
das sich für die Herstellung von Kunstleder-Platten eignet, beispielsweise verschiedene
Arten von Geweben oder Faservliesstoffen.
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Die Grundschicht besteht aus einer Emulsion aus einem hochmolekularen
Polymeren, vorzugsweise aus synthetischen Harzen, beispielsweise einem
Polyacrylat-,
einem Polyurethan-, einem PVC-, einem Polyacryl-Nitril-oder Copolymer-Harz, beispielsweise
einem Athylen-Vinyl-Chlorid-Harz oder einem synthetischen Gummilatex, beispielsweise
SBR (Styrolbutadiengummi) oder NBR (Nitril-Butadien-Gummi). Es hat sich als zweckmäßig
erwiesen, wenn zu dieser Emulsion ein Netzmittel, ein Verdickungsmittel, ein Schaumstabilisator
und ein Füllstoff zugegeben werden, wobei die Viskosität auf 500 bis 10.000 cps,
vorzugsweise auf 2000 bis 6000 cps durch Zugabe von Wasser eingestellt werden soll.
Das Aufschäumen kann durch mechanische oder chemische Mittel bewirkt werden.
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Die Anwendung der mechanischen Aufschäumung wird insofern bevorzugt,
als sich dabei eine besonders gleichmäßige, feinstrukturierte Porenverteilung der
Grundschicht ergibt. Das Volumen soll während des Aufschäumens auf das 1,1 bis 5-fache
des ursprünglich eingesetzten Volumens zunehmen.
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Nach dem Aufschäumen, wozu beispielsweise ein Texacoat-Foamer verwendet
werden kann, wird die geschäumte Emulsion auf das Grundmaterial aufgebracht, beispielsweise
mit einem gleichlaufenden Walzenlackierer, einem Rakel oder einem gegenläufigen
Walzenlackierer. Das beschichtete Grundmaterial wird anschließend getrocknet und
wenn notwendig heiß behandelt, um eine Grundschicht mit einem Flächengewicht von
50 bis 500 3 zu erhalten. Falls gewünscht, kann die Grundschicht anschließend in
einem Walzwerk oder dergl. bei einer Temperatur verpreßt werden, die unterhalb des
Erweichungspunktes des hochmolekularen Polymers liegt. Durch eine solche Behandlung
ergibt sich eine zusätzliche Glättung der Oberfläche sowie eine Verdichtung der
Schaumstruktur der Grundschicht.
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Die anschließend auf die Basisbeschichtung aufgebrachte Oberflächenschicht
besteht aus einer ultraviolett-härtbaren Harz-Zusammensetzung, die frei von organischen
Lösungsmitteln ist.
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Die Zusammensetzung enthält einen lichtempfindlichen Sensibilisator,
der ein Harz stimuliert, um ein Radikal unter UV-Bestrahlung zu bilden.
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Wenn es erwünscht ist, die filmbildenden Eigenschaften zu verbessern,
wird ein reaktionsfähiges Verdünnungsmittel zugesetzt.
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Als Harzbasis können ultraviolett-reaktionsfähige Präpolymere und
Oligomere verwendet werden, darunter Epoxid, Polyurethan, Polyäther oder Polyol-Grundstrukturen,
die eine Acrylatgruppe enthalten.
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Die Basisharze enthalten beispielsweise Epoxiacrylate, Diallylphthalate
und Oligoestacrylate. Als Lichtsensibilisierungsmittel können Carbonyl-Bestandteile
wie Benzophenon, Acetophenon, Benzoinmethyläther und Benzoinäthyl äther verwendet
werden; außerdem Azo-Zusammensetzungen wie Hydrazon und organische Peroxide wie
Benzoylperoxid. Es können auch Amine zusammen verwendet werden.
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Die Lichtsensibilisierungs-Mittel können entweder allein oder in Form
von Mischungen von zwei oder mehreren Substanzen verwendet werden. Sie werden in
einer Menge von 0,1 bis 5 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen Basis harz verwendet.
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Als reaktionsfähiges Verdünnungsmittel werden vorzugsweise Monomere,
wie beispielsweise 2-Athylhexylacrylat und Diäthylen-Glykoldiacrylat verwendet werden.
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Falls erwünscht, können ein Pigment, ein FüllmitteT oder ein Schmiermittel
hinzugefügt werden.
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Die Harz-Zusammensetzung, die diese Zusätze enthält, wird z.B. mit
einer Gravierwalze, einem Gegenwalzenlackierer oder Rakel-Auftragseinrichtung aufgebracht
und der Einwirkung ultravioletter Strahlen ausgesetzt. Hierzu kann beispielsweise
eine UV-Strahlen-Vorrichtung mit einer Hochdruck-Quecksilberlampe von 80 bis 160
Watt/cm verwendet werden, wobei die Einwirkungszeit 5 - 60 Sekunden dauern soll,
um die Reaktion und das Härten der Oberflächenschicht zu bewirken und abzuschließen.
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Die auf der Basisbeschichtung zu bildende Oberflächenschicht kann
eine geringe Dicke haben, wie z.B. 2 - 30 g/ m2 (als Feststoff), was wesentlich
geringer ist als die Dicke einer üblichen Oberflächenbeschichtung. Der bevorzugte
Bereich beträgt 5 - 10 g/m2 und führt bereits zu einer ausreichenden Abrieb- und
Waschbeständigkeit. Kunstleder-Platten dieser Art zeichnen sich durch einen besonders
weichen Griff aus und sind frei von Doppelnarbigkeit (cornua-Effekt).
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Zur änderung des Aussehens der Oberflächenschicht kann die so erhaltene
Kunstleder-Platte mit einem gewöhnlichen Oberflächen-Harz behandelt werden, um so
eine glänzende, matte gravierte Oberfläche zu erhalten.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichst es somit, Kunstleder-Platten
herzustellen mit einem ausgezeichneten Aussehen und einer ausgezeichneten Glätte,
einem weichen Griff und einer guten Abrieb- und Waschbeständigkeit, jedoch ohne
Doppelnarbigkeit (cornuar-Effekt). Das Verfahren kommt ohne Verwendung organischer
Lösungsmittel aus, was in wirtschaftlicher Hinsicht und in physiologischer Hinsicht
von großer Bedeutung ist.
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Die erzeugten Kunstleder-Platten können deshalb für Kleidung, Autoausstattungen,
Möbel bezüge, Schuhe, Taschen und Accessoires verwendet werden.
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Beispiel 1 Eine geschäumte Emulsion mit einer Viskosität von 4000
cps, die durch mechanisches Aufschäumen einer 60 %igen Emulsion hergestellt wurde,
bestehend aus 100 Gewichtsteilen (als Feststoff) eines selbstvernetzenden Acryllatex,
3 Gewichtsteilen eines Verdickers (Sodiumpolyacrylat) 1 Gewichtsteil eines Schaumstabilisators
(Ammoniumstearat) und 30 Gewichtsteilen eines Füllmittels (Talkum) auf ein 1,5 mal
so großes Volumen durch Texacoat-Foamer, wurde auf ein Grundmaterial mit einem Flächengewicht
von 210 g/m2 mittels eines Rakels aufgetragen.
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Das Grundmaterial bestand aus einem genadeleten Faservlies, im wesentlichen
aus Polyamidfasern, welche durch Imprägnierung mit einem Acryllatex verfestigt worden
war. Nach dem Aufbringen der Beschichtung wurde die Grundschicht bei 1100 C drei
Minuten lang getrocknet und anschließend mit einer Walze bei 1200 C verpreßt, um
eine Grundschicht 2 mit einem Flächengewicht von 100 g/m2 zu erhalten.
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Anschließend wurde eine Harz-Zusammensetzung mit einer Gravurwalze
aufgetragen, bestehend aus 100 Gewichtsteilen Oligoesteracrylat-Harz als UV-härtbare
Harzbasis, 2 Gewichtsteilen Benzophenon als Lichtsensibilisierungsmittel, 0,5 Gewichtsteilen
Triäthylenamin und einer geeigneten Menge eines Pigments zur Einräbung. Die Aushärtungs-Reaktion
wurde durchgeführt während einer 10 Sekunden andauernden Bestrahlung mit ultravioletten
Strahlen aus einer 80 Watt/cm leistenden Hochdruckquecksilberlampe. Die erhaltene
Oberflächenschicht hatte ein Flächengewicht von 5 g/m2 und das Gesamtgewicht der
Kunstleder-Platte betrug somit 315 g/m2.
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Die erhaltene Kunstleder-Platte hatte eine glatte Oberfläche, einen
weichen Griff und ausgezeichnete Abrieb- und Waschbeständigkeit.
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Beispiel 2 Eine geschäumte Emulsion mit einer Viskosität von 5000
cps, hergestellt durch Aufschäumen einer 65 %igen Emulsion aus 100 Gewichtsteilen
(als Feststoff) eines NBR-Latex, 3 Gewichtsteilen eines Verdickers (Sodiumpolyacrylat),
1 Gewichtsteil eines Schaumstabilisators (Ammoniumstearat) und 25 Gewichtsteilen
eines Füllmittels (Titaniumoxid) auf das 2 1/2 -fache Volumen mit Hilfe eines Texacoat-Foamers.
Der so erhaltene Schaum wurde auf ein Vliesstoff-Grundmaterial mit einem Flächengewicht
von 200 g/m2 mit einer Walzenüberzugs-Vorrichtung gemäß Beispiel 1 aufgebracht.
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Das Vliesstoff-Grundmaterial bestand aus einem genadelten Faservlies
aus hauptsächlich Polyamid-Fasern mit einem Gehalt an BSR-Latex. Nach dem Aufbringen
der Grundschicht wurde das Gebilde 3 Minuten lang bei 1300 C getrocknet und anschließend
mit einer Walze mit einer Temperatur von 1400 C verpreßt. Die Grundschicht hatte
anschließend ein Flächengewicht von 150 g/m2.
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Anschließend wurde eine Harz-Zusammensetzung mittels einer Gravurwalze
aufgebracht, bestehend zu 100 Gewichtsteilen aus Epoxyacrylatharz als UV-härtbare
Harzbasis, 3 Gewichtsteilen Benzoinmethyläther als Lichtsensibilisierungsmittel,
20 Gewichtsteilen eines 2-Athylenhexylacrylates als reaktionsfähigem Verdünner und
einer geeigneten Menge eines Pigments zur Einfärbung.
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Die Aushärte-Reaktion wurde durchgeführt während einer 10 Sekunden
andauernden Bestrahlung mit ultravioletten Strahlen einer 160 Watt/cm leistenden
Hochdruck-Quecksilberlampe.
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Die Oberflächenschicht hatte anschließend ein Flächengewicht von 10
g/m2 und die Kunstleder-Platte insgesamt dementsprechend ein Flächengewicht von
36Q g/m2. Sie zeichnete sich durch eine glatte Oberfläche, einen weichen Griff und
eine ausgezeichnete Abrieb- und Waschbeständigkeit aus.
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Vergleichsbeispiel: 2 Eine 100 g/m2 Grundschicht wurde auf ein Grundmaterial
aus einem Faser-2 vlies mit einem Flächengewicht von 210 g/m2 entsprechend Beispiel
1 aufgebracht. Nach der Trocknung wurde das erhaltene Gebilde auf der Oberfläche
mit einem gelösten Polyurethan-Harz mit einem gegenläufigen Walzenlackierer beschichtet.
Die Beschichtungsmasse bestand zu 15 Gewichtsteilen (als Feststoff) aus Polyurethan
und zu 85 Gewichtsteilen aus Dimethylformamid.
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Nach der Trocknung von einer Minute Dauer mit einer Infrarot-Lampe
wurde eine Oberflächen-Schicht mit 60 g/m2 erhalten.
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Das erhaltene Gebilde wurde anschließend mit einer Gravurwalze mit
einer Lösung eines Acrylharzes beschichtet. Die verwendete Lösung bestand zu 10
Gewichtsteilen (als Feststoff) aus einem Acrylharz und zu 90 Gewichtsteilen aus
einem Athylacetat als organischem Lösungsmittel.
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Nach dem Trocknen und Aushärten wurde eine Deckschicht mit 10 g/m2
erhalten. Das Gesamtgewicht der Kunstleder-Platte betrug somit 380 g/m2.
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Diese Platte hatte Nadel löcher und Vertiefungen auf der Oberfläche,
einen ziemlich mäßigen Griff und keine gute Abrieb- und Waschbeständigkeit.
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Die physikalischen Eigenschaften der nach den vorstehend angegebenen
Beispielen erhaltenen Produkte werden in der folgenden Tabelle wiedergegeben: Muster:
Beispiel 1 Beispiel 2 Vergleichs- Bemerkungen beispiel
| Aussehen kein Nadel- kein Nadel- Nadel löcher |
| loch, eben loch, eben Vertiefungen |
| ~ . ~. ~ ~ . .~., ~~ ~ |
| Steifheit mg: 50 120 220 Gurley |
| ;Steifheitstester |
| Abriebfest. 2500 2500 200 Farbechtsheitsteste |
| Läufe kein Wechsel kein Wechsel Oberfläche Beladung 800 g |
| wurde be- 1 shirtings |
| schädigt |
| Waschbest. 25 25 7 400 C |
| Läufe kein Wechsel kein Wechsel Oberfläche Waschmasch 30 min/ |
| i 30d24/08c wurdege-1 lang |
| weißt . |