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Die Erfindung betrifft ein Lederaustauschmaterial gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die
WO 2012072257 A1 zeigt ein Verbundmaterial mit einem Polyurethanschälschaum und einer Polyurethandispersionsbeschichtung auf der Oberfläche. Der Verbund enthält auch textiles Material und einen Schälschaum. Der Schälschaum ist extrem leicht, besitzt große, offene Zellen, in welche Schmutz leicht eindringen kann, und ist durch Flammkaschierung mit dem textilen Material verbunden. Die Verbindung zwischen dem Schälschaum und dem textilen Material ist schlecht, weil beim Flammkaschieren der fertige Schaum nur durch Anschmelzen auf der Textiloberfläche haftet. Bei Trennversuchen löst er sich bereits bei einer Trennkraft kleiner als 2 N/cm
2 vom textilen Material oder wird in sich gespalten.
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Die
WO 2011/157279 A1 beschreibt ein Verbundmaterial, welches auch dreischichtig aufgebaut sein kann, bei dem die Rückseite entweder aus einem Polyurethan-Schälschaum, einem Polychloroprenschaum oder aus einem Vlies besteht. Diese vorgefertigten, festen, zusätzlich aufgebrachten Schichten werden entweder durch Flammkaschierung oder Verklebung mit der Trägerschicht verbunden. Sie dienen hauptsächlich dazu, dem Material Volumen bei gleichzeitig geringem Gewicht zu verleihen. Diese Materialien liegen in fester Form vor und müssen, wie gesagt, mit dem Träger verbunden werden. Auch diese zusätzlich aufgebrachte Schicht oder Schichten sind nicht fest in der Mittelschicht des Verbundmaterials verankert, weil sie, wie bereits gesagt, als fertige Schaumstoffe oder Vliese vorliegen.
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Das Maß der Dinge für Innenausstattungen von Fahrzeugen und für Schuhe ist echtes Leder. Es kommt überwiegend in einer Stärke zwischen 1,2 und 1,6 mm zur Anwendung und hat in der Regel eine Dichte, die zwischen 0,80 g/cm3 und 0,90 g/cm3 liegt. Es nimmt, trotz seiner Polymerzurichtung, Feuchtigkeit auf und speichert sie. Darüber hinaus ist es kälte- und wärmeisolierend, besitzt eine angenehme Haptik sowie eine verschleißfeste Oberfläche und ist in der Regel nicht losnarbig. Das Leder hat die höchste Dichte in seiner Oberfläche (Narbenschicht), die höchste Festigkeit in seiner Mittelschicht (Lederfaserschicht) und auf seiner Rückseite eine länger faserige und weniger dichte, lockere Faserstruktur. Bei der Verarbeitung muss Leder oft umgebuggt werden. Das setzt voraus, dass es von der Rückseite her schärf- oder spaltbar ist, ohne dabei seine Festigkeitseigenschaften zu verlieren. Vollnarbige Leder können härter oder weicher sein. Sie verfügen aber für viele Anwendungen über eine nicht ausreichende Bruchdehnung. Diese liegt meistens bei unter 100%. Ein weiterer Nachteil von Narbenleder ist, dass die Haftung der polymeren Zurichtung weniger als 5 N/cm beträgt. Oft ist das Dauerbiegeverhalten, insbesondere bei Minustemperaturen, nicht ausreichend. Vollnarbiges Leder ist nicht druckelastisch und stellt sich nach einer statischen und/oder dynamischen Dehnung nicht ausreichend zurück. Ein weiterer Vorteil von vollnarbigem Leder ist, dass es für Schuhe und Handtaschen auch ungefüttert verarbeitet werden kann. Dies ist ein wichtiger Punkt, denn Lederaustauschmaterialien mit einem Gewebe- oder Gewirketräger auf ihrer Rückseite sind weder schärf- noch spaltbar. Die Erfindung bezweckt ein Lederaustauschmaterial, das in der Summe seiner Eigenschaften an ein Rindleder herankommt.
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Der Erfindung liegt vor allem die Aufgabe zugrunde, Lederaustauschmaterialien zu schaffen, welche voluminös und leicht sind, über ein hervorragendes Dauerbiegeverhalten verfügen und bei denen die unterschiedlichen Schichten aus unterschiedlichen Polymeren bestehen. Das in Form eines Verbundmaterials aufgebaute Lederaustauschmaterial soll ferner ähnlich wie Leder Feuchtigkeit aufnehmen und speichern können. Das Lederaustauschmaterial soll weiterhin für die Innenausstattung von Fahrzeugen und für Schuhmaterial eingesetzt werden können. Ein Teil der Aufgabe ist es auch, Lederaustauschmaterialien zu erstellen, bei denen die verwendeten, unterschiedlichen Polymere der Oberschicht und der Unterschicht nicht in Wechselwirkung treten, und die optischen, haptischen und physikalischen Eigenschaften der Oberschicht, auch nach einer Wärmelagerung von 120°C über 100 Stunden, unbeeinflusst bleiben. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Lederaustauschmaterial zu schaffen, welches eine sehr dünne Beschichtungsoberfläche aufweist und über hervorragende Abriebseigenschaften beim Martindale-Test mit Kugelplatte gemäß DIN EN ISO 17076-2 verfügt. Dünne, weiche Leder und dünne, weiche Lederaustauschmaterialien zeigen Schwachstellen bei diesem Test, bei dem die beanspruchten Stellen, verursacht durch die Kugelplatte, erhaben aus der Prüffläche herausragen. Bei diesem Test werden dünne Beschichtungen zerstört. Außerdem soll sich das Lederaustauschmaterial wie Narbenleder verarbeiten lassen, d. h. es soll schärf-, spalt- und buggbar sein und für Schuhe und Taschen auch futterlos verarbeitet werden können. Ferner soll es sich beim Verkleben ähnlich wie Leder verhalten. Die beliebig strukturierte Oberfläche der Oberschicht soll eine hohe Wärme- und Lichtbeständigkeit besitzen und auch unter Wassereinwirkung sehr gut und dauerhaft mit der Trägerschicht verbunden bleiben. Weiterhin soll die Rückseite des Lederaustauschmaterials eine ästhetisch wirkende Oberfläche, die glatt oder leicht strukturiert sein kann, aufweisen.
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Beim Flammkaschieren von PUR-Schälschäumen werden Amine frei, die bei hellfarbigen Beschichtungen zu Verfärbungen führen. Auch dies soll vermieden werden.
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Erfindungsgemäß werden die genannten Aufgaben bei einem erfindungsgemäßen Lederaustauschmaterial mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angeführten Merkmalen gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Oberschicht (1)
- – aus einer verfestigten, vernetzten PUR-Dispersion auf aliphatischer Polyester- und/oder Polyätherbasis insbesondere mit amorpher Struktur gebildet ist,
- – dass die Mittelschicht (2)
- – aus einem Gewirke oder ein Gewebe aus Polyesterfasern bzw. -fäden, gegebenenfalls mit einem Anteil von 10 bis 50 Gew.-% an Baumwolle und/oder Zellulosefasern bzw. -fäden gebildet ist,
- – wobei das Gewirke oder Gewebe ein Flächengewicht von 190 bis 420 g/m2, vorzugsweise 220 bis 280 g/m2, und eine Stärke von 0,30 bis 1,0 mm (gemäß DIN EN ISO 2589), vorzugsweise von 0,30 bis 0,60 mm, insbesondere von 0,30 bis 0,50 mm, besitzt, und gegebenenfalls das Gewebe eine Bruchdehnung in beiden Richtungen zwischen 25 und 90% (gemäß DIN EN ISO 3376), vorzugsweise zwischen 35 und 70%, und das Gewirke in beiden Richtungen eine Bruchdehnung zwischen 75 und 450% aufweist, und
- – dass die Unterschicht (3)
- – aus einem geschäumten Kunststoff gebildet ist, der in flüssiger oder pastöser Form auf die Mittelschicht (2) appliziert wurde oder
- – aus einer Kunststoffdispersion, insbesondere einer verfestigten amorphen, vernetzten, aliphatischen oder aromatischen PUR-Dispersion, gebildet ist, die mit der Mittelschicht (2) verbunden und auf ihrer der Mittelschicht (2) abgewandten Seite mit einer Außenschicht (12) verbunden ist bzw. eine Außenschicht (12) umfasst.
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Da das erfindungsgemäße Lederaustauschmaterial, vor allem in Bezug auf seine Verarbeitbarkeit mit Narbenleder verglichen wird, wurden die Prüfungen nach Standardlederprüfungen durchgeführt.
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Es zeigte sich, dass die erfindungsgemäßen Lederaustauschmaterialen ausgesprochen gute und dauerhafte zug- und druckelastische Eigenschaften besitzen, dass die eingesetzten bzw. miteinander verbundenen Schichten nahezu untrennbar aneinander haften und eine hohe Wärme- und Lichtbeständigkeit zeigen. Des Weiteren kann das Lederaustauschmaterial durch allenfalls vorgesehene Kapillaren und/oder Mikroperforationen Wasser aufnehmen und abgeben. Ferner ist das Lederaustauschmaterial voluminös und leicht. Wenn die Oberschicht und die Unterschicht nicht miteinander in Berührung kommen, können vorhandene Weichmacher bzw. chemische Substanzen, die auf die Unterschicht beschränkt bleiben sollen, nicht in die Oberschicht migrieren.
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Hohe Festigkeit ergibt sich, wenn sowohl die Oberschicht als auch die Unterschicht in einer Stärke von zumindest 0,050 mm in die Mittelschicht eingebracht und mit dieser untrennbar verbunden sind.
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Von Vorteil ist es, wenn in der Mittelschicht eine Schicht mit einer Stärke ausgebildet ist, die frei von den in der Oberschicht und der Unterschicht eingesetzten Kunststoffen ist, und deren Stärke bei einer Druckbelastung des Lederaustauschmaterials von bis zu 2 kg/cm2 eine direkte Berührung von Oberschicht und Unterschicht verhindert und einen Abstand zwischen der Oberschicht und der Unterschicht von zumindest 0,15 mm gewährleistet.
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Wenn sich die Mittelschicht im Wesentlichen in der Mitte zwischen der Oberschicht und der Unterschicht bzw. der Außenschicht befindet und in ihrer Mitte eine Polymer-freie Zone aufweist, bleibt das fertige Lederaustauschmaterial besonders welch und besitzt eine geringe Biegesteifigkeit und eine hohe Weiterreiß- und Stichausreißfestigkeit.
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Hohe Festigkeitswerte ergeben sich, wenn die für die Oberschicht eingesetzte und in die Mittelschicht eingedrungene verfestigte PUR-Dispersion und die für die Unterschicht eingesetzte und in die Mittelschicht eingedrungene verfestigte PUR-Dispersion im Mittelbereich der Mittelschicht aufeinandertreffen. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die verfestige PUR-Dispersion der Oberschicht und der Unterschicht denselben oder einen sehr ähnlichen Aufbau besitzen und/oder dieselbe oder eine sehr ähnliche Shore A Härte besitzen.
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Das erfindungsgemäße Lederaustauschmaterial besteht den Martindale-Test mit Kugelplatte trotz seiner dünnen Oberflächenbeschichtung in hervorragender Weise. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau und die Druckelastizität des erfindungsgemäßen Materials drücken sich die Kugeln der Kugelplatte in den rückseitigen Schaum bzw. die Unterschicht und die Außenschicht und in die Mittelschicht, so dass die Prüfoberfläche im Wesentlichen glatt bzw. eben bleibt.
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Das Material kann ähnlich wie Leder geschärft, gespalten und umgebuggt werden, weil der Träger mit der dünnen Oberschicht dabei nicht oder kaum geschwächt wird. Bei der vorgesehenen Stärke und dem Gewicht der Mittelschicht können deren Maschen so dicht beieinander liegen, dass keine Hohlräume von mehr als 0,25 mm zwischen den Fasern bzw. Garnen der Mittelschicht bestehen, so dass auch bei Druckbelastung und der Beanspruchung in der Praxis die Polymere der Ober- und Unterschicht nicht miteinander in Kontakt kommen. Dies ist besonders dann wichtig, wenn die Unterschicht aus Polymeren besteht (wie z. B. PVC), die Weichmacher enthalten.
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Zu einer besonders gut haltbaren und strapazierbaren Oberschicht des erfindungsgemäßen Lederaustauschmaterials trägt bei, wenn vorgesehen ist, dass die Oberschicht eine Stärke von 0,10 bis 0,22 mm, vorzugsweise von 0,12 bis 0,15 mm, und/oder eine Shore A Härte von 22 bis 88, vorzugsweise von 45 bis 65, besitzt und/oder homogen aufgebaut ist und/oder eine Dichte von 0,95 bis 1,15 g/cm3 besitzt. Wenn die Oberschicht mehrschichtig aufgebaut ist, kann ihre innen liegende Schicht, welche in die Mittelschicht 2 teilweise eingedrungen ist, eine Shore A Härte von weniger als 22 Shore A, vorzugsweise zwischen 2 und 15 Shore A, aufweisen.
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Bei Ausbildung einer polymerfreien Schicht in der Mittelschicht wird eine Berührung der Oberschicht und der Unterschicht insbesondere dann vermieden, wenn das Gewirke oder Gewebe druckelastisch ist und die Mittelschicht sich bis zu einer Belastung von 1,0 kg/cm2 elastisch in ihre Ausgangslage zurückstellt.
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Ein gut biegsames und hoch beanspruchbares Lederaustauschmaterial ergibt sich, wenn die Unterschicht aus einer geschäumten, verfestigten Kunststoffdispersion, z. B. einer aromatischen und/oder aliphatischen Polyurethandispersion, gegebenenfalls mit maximal 30 Gew.-%, Polyacrylaten besteht.
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Bei einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass an die von einer verfestigten PUR-Dispersion gebildete Unterschicht ein Vlies aus synthetischen Fasern als Außenschicht angebunden ist. Dieses Vlies trägt vor allem zur Zug- und Druckelastizität bzw. Festigkeit des Lederaustauschmaterials bei, ohne dessen Biegbarkeit zu beeinträchtigen.
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Um die Zug- und Druckelastizität des Lederaustauschmaterials und ein geringes Gewicht zu gewährleisten, kann vorgesehen sein, dass die Unterschicht eine Dichte von 0,30 bis 0,85 g/cm3 besitzt und/oder bei einer Belastung von 1 kg/cm2 um mindestens 25% reversibel komprimierbar ist und/oder eine Stärke von 0,15 mm bis 0,60 mm, vorzugsweise von 0,20 mm bis 0,40 mm, besitzt.
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Die Strapazierbarkeit des Lederaustauschmaterials wird erhöht, wenn die Unterschicht aus einem Kunststoff-Dispersionsschlagschaum gebildet ist, der offene Zellen besitzt oder aus einem PVC-Plastisol gebildet ist, welches Treibmittel enthält und durch Verfestigung mittels Hitze geschlossene Zellen besitzt, oder aus einer Kunststoffdispersion gebildet ist, die Mikrohohlkugeln aus Kunststoff enthält, die geschlossene Zellen ausbilden.
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Um vielfältige Einsatzzwecke, insbesondere in der Kraftfahrzeugindustrie, realisieren zu können, kann vorgesehen sein, dass in der Mittelschicht und/oder in der Unterschicht und/oder in der angebundenen Außenschicht aus einer PUR-Schaumfolie oder Vlies flammhemmende Zusätze enthalten sind.
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Die Feuchtigkeitsbeständigkeit und die Farbbeständigkeit des Lederaustauschmaterials können beeinflusst bzw. optimiert werden, wenn in der Oberschicht und/oder in der Unterschicht Zuschlagsstoffe, vorzugsweise Silikon-Emulsionen und/oder -Dispersionen und/oder Pigmente in einer Gesamtmenge von bis zu 25 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 21 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion enthalten sind.
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Eine extrem hohe Weiterreiß- und Stichausreißfestigkeit, die weit über den Stärken gleicher Leder liegt, ergibt sich, wenn die der Mittelschicht 2 nahe, innenliegende Schicht der Oberschicht eine Shore A Härte von weniger als 22 Shore A, vorzugsweise zwischen 2 und 15 Shore A, aufweist und mit der Mittelschicht verbunden bzw. in diese eingebracht ist.
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Ein Feuchtigkeitstransport wird ermöglicht, wenn vorgesehen ist, dass in der Oberschicht Poren und/oder Kapillaren ausgebildet sind und/oder wenn in der Unterschicht Perforationen, insbesondere Mikroperforationen, ausgebildet sind, die bis in die Oberschicht hinein fortgesetzt sind bzw. durch diese hindurch verlaufen.
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Für die vorgesehenen Einsatzzwecke ist es für das erfindungsgemäße Lederaustauschmaterial von Vorteil, wenn das Lederaustauschmaterial eine Dicke von 1,00 bis 1,80 mm, vorzugsweise von 1,20 bis 1,50 mm, besitzt und/oder ein Flächengewicht von weniger als 800 g/m2, vorzugsweise weniger als 700 g/m2, besitzt.
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Zur Verbesserung der Anwendungsmöglichkeiten kann vorgesehen sein, dass die Unterschicht Pigment enthält und/oder ein- oder mehrschichtig ausgebildet ist und/oder auf ihrer der Oberschicht abgewandten Oberfläche als Außenschicht einen Schlusslack aus Polyacrylat oder Polyurethan in einer Stärke von weniger als 0,01 mm trägt. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Unterschicht aus einem einem Weich-PVC-Schaum besteht.
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Eine Berührung der Oberschicht und der Unterschicht wird dann besonders gut vermieden, wenn die Maschen in der Mittelschicht dicht nebeneinander liegen und die Hohlräume zwischen den Fasern bzw. Fäden kleinere Abmessungen als 0,30 mm, insbesondere 0,25 mm, besitzen.
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Festigkeitsmäßig hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn in der Unterschicht Mikrohohlkugeln in einer Menge von 6 bis 12 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Polymerdisperion, enthalten sind.
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Für den Einsatz ist es von Vorteil, wenn die Oberfläche der Oberschicht die Struktur von geprägtem Nubuk-Leder mit auf einer Negativ-Matrize gebildeten Narbkuppen und Narbtälern aufweist und/oder wenn die Oberfläche der Oberschicht Bereiche mit unterschiedlicher Oberflächenstruktur besitzt. Es ist bei dem erfolgsgemäßen Lederaustauschmaterial möglich, im Zuge der Herstellung die Oberfläche entsprechend zu formen. Ferner ist es möglich Formzuschnitte, z. B. Schuhteile, mit unterschiedlichen Oberflächenstrukturen am gleichen Teil auszubilden. Eine Zone bzw. ein Bereich kann z. B. eine sehr matte Nubukoberfläche und eine andere Zone eine glänzende Lackoberfläche oder ein Logo aufweisen. Die unterschiedlichen Strukturen werden in Silikonkautschukformen durch Lasern gebildet, d. h. die Matrize wird negativ gelasert und die Oberfläche wird abgeformt. Solche Matrizen für die Herstellung von unterschiedlich strukturierten Oberflächen auf Leder sind in dem
US Patent 6,177,198 B1 beschrieben.
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Eine weitere vorteilhafte alternative Ausführungsform sieht vor, dass mit der PUR-Dispersion als Außenschicht eine PUR-Folie verbunden wird, die eine Stärke von 0,60 bis 1,20 mm, vorzugsweise von 0,80 bis 1,0 mm, besitzt. Damit werden vor allem die Zug- und Druckelastizität, das Biegeverhalten und die Bruchdehnung positiv beeinflusst. Zweckmäßig ist dabei vorgesehen, dass die PUR-Folie eine offen- und feinzellige Schaumstruktur besitzt und/oder
- – eine Shore A Härte von 6–14, vorzugsweise von 8 bis 12, besitzt und/oder
- – eine Dichte von 0,15 bis 0,32 g/cm3, vorzugsweise von 0,18 bis 0,22 g/cm3, besitzt und/oder
- – die PUR-Schaumfolie aus einem, vorzugsweise aromatischen, Polyäther- oder Polyester-Polyurethan gebildet ist und/oder
- – die verfestigte PUR-Dispersion der Unterschicht zumindest 0,30 mm in die offenzellige PUR-Schaumfolie eingedrungen ist. Die einzelnen Parameter tragen jeder für sich zur Verbesserung der Eigenschaften des Lederaustauschmaterials bei und ergeben in Kombination unerwartete Verbesserungen des Gewichtes, der Festigkeiten und der Biegeeigenschaften. Diese Rückseite fühlt sich gut an, sieht gut aus, nimmt Feuchtigkeit auf und erhöht den Tragekomfort bei Schuhen und den Sitzkomfort bei automobilen Innenausstattungen.
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Zu dehnungsarmen Polyestergeweben zählt auch ein Polyestergewebe in welches Polyesterfasern (z. B. durch Einnadeln) eingebracht wurden. Das Polyestergewebe mit den eingebrachten Polyesterfasern, die auf beiden Seiten vliesartig herausragen, besitzt ein Flächengewicht zwischen 200 und 300 g/m2 und eine Stärke zwischen 0,5 und 0,8 mm hat.
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Für die Praxis ist es von Vorteil, wenn das Lederaustauschmaterial eine Shore A Härte von 25 bis 65, vorzugsweise von 20 bis 50, besitzt.
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Die Prüfung der Shore A Härte des erfindungsgemäßen Lederaustauschmaterials bzw. einzelner Schichten davon erfolgt immer derart, dass das Lederaustauschmaterial bzw. die aus dem Lederaustauschmaterial herausgearbeiteten einzelnen zu prüfenden Schichten übereinander gelegt werden bis die für die Shore A Härte-Prüfung erforderliche Dicke des Prüfkörpers von 6 mm erstellt ist. Dieser aus einer Anzahl von übereinander liegenden Schichten gebildete Prüfkörper wird sodann der Shore A Härte Messung unterzogen. Dies trifft nicht nur für das fertige Lederaustauschmaterial zu, sondern auch für die Mittelschicht 2 und die Unterschicht 3. Aus der verfestigten, vernetzten Dispersionsformulierung der Schicht 1' wird ein Prüfkörper mit einer Dimension von 6 mm erstellt, der eine Shore A Härte von 35 bis 88 Shore A, vorzugsweise zwischen 45 und 60 Shore A, aufweist. Für die Schicht 1'' wird ebenfalls ein Prüfkörper aus der verfestigten, vernetzten Dispersionsformulierung erstellt, der eine Shore A Härte von weniger als 22 Shore A, vorzugsweise zwischen 2 und 15 Shore A, aufweist. Der ermittelte Wert reduziert sich nach 15 Sekunden um ca. 10%, was auf einen kalten Fluss zurückzuführen ist.
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Die angegebenen Dicken der Materialien bzw. Schichten, insbesondere der PUR-Schaumfolie bzw. -Schichten, und die Dicke des Vlieses und der Gewirke und Gewebe werden gemäß DIN EN ISO 2589 gemessen.
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Hochwertige Eigenschaften des erfindungsgemäßen Lederaustauschmaterials ergeben sich ferner, wenn die an die verfestigte PUR-Dispersion der Unterschicht ein textiles Material, vorzugsweise ein Faservlies oder ein Vlies aus synthetischen Fasern, als Außenschicht angebunden ist, das eine Dicke zwischen 0,6 bis 1,2 mm aufweist. Bei dieser alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Vlies ein Nadelvlies oder ein wasserstrahlverfestigtes oder ein durch Nähen oder Prägen verfestigtes Vlies ist und/oder ein durch Hitzebehandlung und Schrumpfen der Fasern verfestigt wurde und/oder dass das Vlies ein Flächengewicht zwischen 80 und 200 g/m2 besitzt. Vorzugsweise besteht das Vlies der Außenschicht ausschließlich aus Polyesterfasern und kann gegebenenfalls durch Vernähen mit zwei Fäden oder mit einem Faden, als sogenannter Schlingverbund, zusätzlich verfestigt werden. Wenn das Polyestervlies Fasern enthält zwischen 5 und 25 Gew.-%, die bei einer Temperatur von über 100°C plastisch werden, können die Fasern zusätzlich verbunden werden. Diese vorzugsweise genannten Vliese tragen zur Erhöhung der Reißlast bei, was bedeutet, dass die Endfestigkeit auch mit einem Gewebe oder Gewirke erreicht wird, dass nur 190 g/m2 oder leichter ist. Dadurch das die Mittelschicht 2 und die angebundene Außenschicht 12 überwiegend aus Polyesterfasern bestehen, ist ein Recycling bzw. Entsorgen problemlos möglich und es kommt auch dann nicht zu Wechselwirkungen, wenn die extrem weiche innen liegende Schicht der Oberschicht in Form eines kalten Flusses tief in die Mittelschicht 2 oder sogar zur Gänze in die Mittelschicht 2 eingedrungen ist. Dieser Aufbau kommt einem natürlichen Narbenleder nahe, dass quasi einen Sandwichaufbau darstellt, bei dem aber die Lederschicht und Fleischseitenschicht unterschiedliche Strukturen aufweisen, aber chemisch den gleichen Aufbau besitzen, wie bei der oben genannte bevorzugten Ausführung.
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Für die Festigkeit und Biegsamkeit ist es von Vorteil, wenn die verfestigte PUR-Dispersion der Unterschicht eine Shore A Härte von 8 bis 22 Shore A, vorzugsweise von 6 bis 15 Shore A, besitzt.
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Die von der Unterschicht getragene Außenschicht kann bei Schuhen und Taschen auch die Funktion eines Futters übernehmen, vor allem wenn die Außenschicht eine PUR-Schaumfolie ist. Dabei kann vorgesehen sein, eine Pigmente oder Farbstoffe enthaltende Polyurethan- oder Polyacrylatdispersion auf die Rückseite der Außenschicht bzw. PUR-Schaumfolie aufzubringen, sodass sie mindestens 0,2 mm in die offenen Zellen eindringt und diesen Bereich färbt und die Lichtempfindlichkeit der aromatischen PUR-Schaumfolie eliminiert.
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Für die Festigkeit und Biegsamkeit ist es zweckmäßig, wenn ein in die Mittelschicht eingedrungener Schlagschaum der Unterschicht in den Eindringbereichen die Struktur einer nicht geschäumten verfestigten Kunststoffdispersion besitzt und/oder die amorphe, vorzugsweise auf Polyätherbasis beruhende verfestigte PUR-Dispersion der Unterschicht ein Flächengewicht von 30 bis 90 g/m2 besitzt.
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Erfindungsgemäß ergibt sich der Vorteil, dass sich die Bruchdehnung der Mittelschicht durch die Oberschicht und Unterschicht nicht verändert. Die Oberschicht alleine hat eine Bruchdehnung von mindestens 350%. Die Unterschicht, abhängig vom Aufbau, hat eine Bruchdehnung zwischen 60 und 400%.
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Besonders vorteilhaft eignet sich das erfindungsgemäße Lederaustauschmaterial für die Innenausstattung oder Verkleidung der Innenwände von Fahrzeugen, für Schuhe, für Taschen oder für Handtaschen sowie für Bahnen- oder Plattenware und Formatzuschnitte für Schuhe, Taschen und Autoinnenverkleidungen.
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In der Zeichnung wird schematisch in 1 ein Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Lederaustauschmaterial in unbelastetem und in 2 in belastetem Zustand dargestellt.
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3 zeigt einen Schnitt durch eine alternative Ausführungsform mit einer PUR-Folie als Außenschicht.
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4 zeigt eine Ausführungsform mit einer Mittelschicht, die mit einem Gewebe und einem Vlies gebildet ist.
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Das erfindungsgemäße Lederaustauschmaterial umfasst einen Schichtaufbau mit einer Oberschicht 1, einer Mittelschicht 2 und einer Unterschicht 3, die jeweils miteinander verbunden sind. Die Oberschicht 1 kann ein- oder mehrschichtig, vorteilhafterweise aus untereinander gleichen Schichten 1', 1'' aus identischem oder ähnlichem Material aufgebaut sein. In der Oberschicht 1 bzw. Nutzschicht können Kapillaren bzw. Poren 4 ausgebildet sein, die insbesondere bei der Herstellung der Oberschicht 1 auf einer Matrize ausgebildet wurden.
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Die Oberschicht 1 besteht überwiegend aus einer verfestigten und vernetzten Polyurethandispersion auf aliphatischer Polyester- und/oder Polyätherbasis und besitzt eine amorphe Struktur. Die Oberschicht 1 hat eine Stärke zwischen 0,10 und 0,22 mm, vorzugsweise zwischen 0,12 und 0,15 mm. Sie kann auf bekannte Weise auf einer negativ strukturierten Silikonkautschukunterlage oder auf einem negativ strukturierten, sogenannten Release-Paper hergestellt werden. Sie hat eine Härte von 22 bis 88 Shore A, vorzugsweise von 45 bis 65 Shore A.
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Die Oberschicht 1 kann bekannte Zuschlagsstoffe, wie z. B. Silikonemulsionen zur Griffverbesserung und Pigmente enthalten. Abhängig von allenfalls verwendeten Pigmenten und Zuschlagsstoffen besitzt die Oberschicht 1 eine Dichte von 0,95 bis 1,15 g/cm3. Sie kann sich aus mehreren, mindestens aber aus zwei Schichten zusammensetzen. Die einzelnen Schichten werden im Zuge ihrer Herstellung, während sie noch Wasser enthalten und nicht vernetzt sind, zusammengefügt. Dadurch verbinden sie sich zu einer untrennbaren Schicht. Eventuell vorhandene Poren und Kapillaren befinden sich in der Oberschicht 1.
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Erfindungsgemäß werden folgende Eigenschaften wesentlich verbessert. Stichausreißfestigkeit, Weiterreißfestigkeit, Rückstellkraft, Druckelastizität, vor allem aber das Dauerbiegeverhalten bei Normal- und Minustemperaturen, wenn die Oberschicht 1 aus zwei Schichten 1', 1'' besteht, wobei die innen liegende Verbindungsschicht, also die Schicht die in die Mittelschicht 2 eindringt extrem weich ist und in nicht vernetzten Zustand, aber nach dem Verdampfen des Wassers, über hervorragende Kontaktklebeeigenschaften verfügt. Darunter wird verstanden, dass zwei Schichten, hergestellt aus der Polyurethandispersion, zusammengefügt unter einem Druck von 100 g/cm2 nicht mehr zerstörungsfrei getrennt werden können. Nach dem Vernetzen hat die verfestigte Dispersion eine Shore A Härte zwischen 2 und 15 Shore A. Ein 80%-iger wässeriger Vernetzer auf Polyisocyanatbasis kommt mit einer Menge zwischen 4 und 10% zur Anwendung. Nach 15 Sekunden reduziert sich die angezeigte Shore A Härte um mehr als 10%, was auf einen sogenannten kalten Fluss zurückzuführen ist. Diese verfestigte Dispersion hat eine amorphe Struktur und besteht vorzugsweise aus einem Polyetherpolyurethan. Die Stich- und Weiterreißfestigkeit wird durch Weichheit und den kalten Fluss verbessert, weil sich die Fäden und Garne der Schicht 2 an den Kreuzungspunkten elastisch verschieben können. Dies auch dann, wenn diese Dispersion tief in die Mittelschicht 2 eingedrungen ist und zwar so tief, dass sie Kontakt mit der verfestigten, chemisch gleichen oder ähnlichen Dispersion, mit welcher die Unterschicht 3 mit der Mittelschicht 2 verbunden ist, hat.
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Die Träger- bzw. Mittelschicht 2 besteht bei der in 1 und 2 dargestellten Ausführungsform aus einem Gewirke oder Gewebe aus Polyesterfasern, vorzugsweise aus einem Gewirke oder Gewebe, welches aus Mischfasern besteht, wie z. B. Polyester-Baumwollfasern oder Polyester-Cellulosefasern. Die Trägerschicht hat ein Flächengewicht von 190 bis 420 g/m2, vorzugsweise von 220 bis 280 g/m2, und eine Stärke von 0,30 bis 0,60 mm, vorzugsweise von 0,40 bis 0,50 mm. Bei einer bevorzugten Ausführung enthält die Mittelschicht 2 zwischen 10 und 50% Baumwoll- und/oder Cellulosefasern. Die Mittelschicht 2 hat enge bzw. kleine Maschen, mit einer Größe kleiner als 0,30 mm, insbesondere kleinere als 0,25 mm.
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Die geschäumte Unterschicht 3 besteht aus einer verfestigten Kunststoffdispersion und hat eine Stärke von 0,15 mm bis 0,60 mm, vorzugsweise von 0,20 mm bis 0,40 mm. Sie hat eine offenzellige Schaumstruktur, wie sie beim Einschlagen oder Einrühren von Luft in eine Dispersion entsteht. Sie ist untrennbar mit der Mittelschicht 2 verbunden, weil sie als sogenannter Schlagschaum in ihrer Flüssigphase mit der Mittelschicht 2 zusammengebracht wurde und mindestens 0,05 mm in diese eingedrungen ist und sich dort auch mechanisch verankert hat.
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Die Unterschicht 3 ist zug- und druckelastisch derart verformbar, dass sie bei einer Belastung von 1 kg/cm2 zumindest um 25% reversibel komprimierbar ist.
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Da die Lichtechtheit der Unterschicht 3 nicht von Bedeutung ist, kommen hier, im Gegensatz zur Oberschicht 1, preiswerte Polymere zum Einsatz. Wichtig ist, dass die Polymere entweder durch Einrühren von Luft schaumbar sind, was bei den meisten Polymerdispersionen bei Mitverwendung von Emulgatoren oder Einsatz eines Treibmittels, welches ein Aufschäumen ermöglicht, möglich ist. Vor allem sind Dispersionen mit einem Feststoffanteil von mehr als 40% dafür gut geeignet. Es kommen einheitliche Dispersionen wie aromatische Polyurethandispersionen, Polyacrylatdispersion oder Mischungen aus diesen beiden in Frage. Vorzugsweise kommen Dispersionen mit elastomeren Eigenschaften im verfestigten Zustand in Frage, die reversibel verformbar sind. Derartige offenzellige, verfestigte Dispersionen, sogenannte Schlagschäume, haben eine typische Schlagschaumstruktur und nehmen ähnlich wie Leder Wasser auf, was für den Trage- oder Sitzkomfort von Vorteil ist. In der Ruhephase wird die Feuchtigkeit schneller als bei Leder abgegeben. Die für die Unterschicht 3 eingesetzten Dispersionen sind verfestigt, elastisch und bilden in der Regel offenzellige Schäume.
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Für bestimmte Anwendungszwecke ist es wichtig, dass die unterschiedlichen Polymere, aus welchen die Oberschicht 1 gebildet ist, und diejenigen Polymere, aus denen die Unterschicht 3 gebildet ist, keinen Kontakt miteinander bekommen, um Wechselwirkungen zu vermeiden. Dies, obwohl beide Schichten 1, 3 jeweils in einer Stärke von mindestens 0,05 mm in die Trägerschicht 2 eingedrungen sind. Erfindungsgemäß kann zwischen dem in die Trägerschicht 2 eingedrungenen Polymer der Oberschicht 1 und dem in die Trägerschicht 2 eingedrungenen Polymer der Unterschicht 3 auch bei Druckbelastung von 2 kg/cm2 ein Abstand von mindestens 0,015 mm erhalten bleiben. Dadurch wird sichergestellt, dass sich auch unter härtesten Bedingungen die beiden Schichten 1, 3 nicht berühren. 2 zeigt ein mit Druck P belastetes Lederaustauschmaterial, bei dem die Dicke der unbelasteten Mittelschicht 2 auf eine Dicke D' verringert ist. Bei einer derartigen Lederaustauschmaterial kann somit kein Weichmacher in die Oberschicht 1 migrieren; der polymerfreie Bereich der Mittelschicht 2 dient als Sperre für Weichmacher.
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Erfindungsgemäß kann die Unterschicht 3 auch aus einem Weich-PVC-Schaum oder einem weichen PVC bestehen. Auch in diesem Fall wird das flüssige Plastisol der Unterschicht 3 mit der Mittelschicht 2 untrennbar zusammengebracht und dringt in einer Stärke 6 (1) von mindestens 0,05 mm in diese ein.
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Ein PVC enthaltender Schaum der Unterschicht 3 ist überwiegend geschlossenzellig und zeigt eine dünne Haut auf seiner Außen- bzw. Rückseite. Er kommt bei Produkten zur Anwendung, bei denen eine Wasseraufnahme unerwünscht ist, wie z. B. beim Bootsbau oder bei Motorradsitzen. Die Unterschicht 3 wird dabei in flüssiger oder pastöser Form auf Bahnenware des textilen Materials der Mittelschicht 2 aufgebracht, und zwar so, dass sie mindestens 0,05 mm in die Mittelschicht 2 eindringt. Das Applizieren erfolgt mittels eines Rakel- oder Walzenauftrages, direkt oder indirekt auf den Träger bzw. die Mittelschicht 2.
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Der flüssige Schlagschaum der Unterschicht 3 wird mittels Wasserentzug durch Wärme zwischen +80 und +180°C verfestigt. Bei Verwendung eines Plastisols, welches ein Treibmittel enthält, wird die Unterschicht 3 dabei bei gleichzeitigem Aufschäumen des Plastisols verfestigt. Bei dieser Verfestigung der Unterschicht 3 bildet sich in gewünschter Weise eine dünne Haut auf dem Schaum, die im Gegensatz zu einem Schälschaum das Eindringen von Schmutz verhindert.
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Das so vorbereitete Material, bestehend aus der Mittelschicht 2 und der Unterschicht 3, kann dann zur Erstellung des Lederaustauschmaterials sowohl in Form von Bahnenware als auch als Formatzuschnitt auf bekannte Weise im Umkehrverfahren mit der Oberschicht 1 versehen bzw. auf die Oberschicht 1 aufgelegt werden, wobei auch gleichzeitig die Oberflächenstruktur mit einer Silikonmatrize oder einem Release-Paper gestaltet wird.
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Für besondere Anwendungen, vor allem aber auch für das An- bzw. Aufbringen der auf einer Matrize aufgetragenen Dispersion der Oberschicht 1 an der Mittelschicht 2, kann die Unterschicht 3 Mikroperforationen enthalten, durch welche das Wasser der die Oberschicht 1 bildenden Dispersion verdampfen kann. Erfindungsgemäß kann für spezielle Anwendungen das Lederaustauschmaterial auch mit, insbesondere durch den Querschnitt bzw. seine gesamte Dicke hindurch reichenden, Mikroperforationen versehen werden.
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Durch die Kombination von hochwertigen Polymeren in der Oberschicht 1 und preiswerten Polymeren in der geschäumten Unterschicht 3 wird die gestellte Aufgabe nicht nur erreicht, sondern sogar übertroffen. So wird beispielsweise nach DIN EN ISO 11644 eine Haftung zwischen der Oberschicht 1 und der Mittelschicht 2 von mehr als 10 N/cm2, vorzugsweise mehr als 20 N/cm2, erreicht. Bei Proben bekannter Schichtmaterialien, bei denen die Unterschicht 3 in der Mitte, und die Mittelschicht 2 als unterer Bereich bzw. als Unterschicht 3 angeordnet ist, liegen die Haftwerte um bis zu 40% niedriger, weil sich der Schaum spaltet.
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Auch die Abriebseigenschaften sind extrem hoch. So zeigten sich bei dem erfindungsgemäß hergestellten Lederaustauschmaterial beim Taber Test, durchgeführt in Anlehnung an DIN 53109 mit einem Reibrad der Körnung H18, nach 2000 Touren keine Beschädigungen, während Prüflinge bekannter Schichtmaterialien, bei denen eine Schaum-Mittelschicht verwendet wurde, bereits nach 1000 Touren Beschädigungen aufwiesen.
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Unabhängig von der Stärke hat die geschäumte Rückseite des Lederaustauschmaterials, gebildet aus einem Schlagschaum oder einem mit Mikroperforation versehenen PVC-Schaum eine Wasserdampfdurchlässigkeit nach DIN EN ISO 20344 von mindestens 2,4 mg/cm2·h.
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Die Mittelschicht 2 und die Unterschicht 3 und die an Schicht 3 angebundene Außenschicht 12 können flammhemmende Zusätze enthalten.
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Mit dem erfindungsgemäßen Lederaustauschmaterial können alle gestellten Aufgaben optimal erfüllt werden, weil die Mittelschicht 2 etwa in der Mitte des Lederaustauschmaterials liegt und die Volumen bringende, weiche, druckelastische Schicht sich auf der Rückseite befindet, und aber weil die Mittelschicht 2 in ihrer Mitte eine von den Kunststoffen der Oberschicht 1 und der Unterschicht 3 freie Zone aufweisen kann.
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Das erfindungsgemäße Lederaustauschmaterial weist bei einer Stärke von 1,4 mm ein Gewicht von weniger als 700 g/m2 auf und ist somit um mehr als 30% leichter als ein Narbenleder gleicher Stärke. Aufgrund seiner Eigenschaften ist es hervorragend für Sitzbezüge von Fahrzeugen, Flugzeugen und Schiffen geeignet. Die Oberfläche der Oberschicht 1 kann eine nubukartige Struktur besitzen, welche im Gegensatz zu echtem Nubukleder sehr lichtecht, schmutzabweisend und abrieb- und kratzfest ist und die Anforderungen der Automobilindustrie voll erfüllt.
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Die Poren oder Zellen in der Unterschicht 3 sind erfindungsgemäß maximal 0,04 mm groß. Dagegen sind die Poren eines beim Stand der Technik eingesetzten Schälschaums 4 bis 8 mal größer.
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Die Oberschicht 1 kann auch feine Kapillaren aufweisen, welche durch eine Mikroperforation oder, beim Bilden der Oberschicht 1, durch Verdampfen von Wasser aus der Polyurethandispersion entstanden sind.
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Die geschäumte Unterschicht 3 kann auch, wenn sie aus einer Polymerdispersion gebildet ist, eine überwiegend geschlossenzellige Struktur aufweisen, nämlich dann, wenn in die flüssige Dispersion Mikrohohlkugeln mit einem Durchmesser von 20 bis 60 um in einer Menge zwischen 6 und 12 Gew.-% bezogen auf die Polymerdispersion eingebracht werden, deren Hülle aus thermoplastischem Kunststoff besteht. In diesem Fall werden sowohl offene als auch geschlossene Zellen ausgebildet. Dabei bleiben die angegebenen Parameter für die Unterschicht 3 unverändert.
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Die Unterschicht 3 kann Pigmente enthalten, kann ein- oder mehrschichtig sein und auf ihrer der Oberschicht 1 abgewandten Oberfläche einen Schlusslack aus Polyacrylat oder Polyurethan in einer Stärke von weniger als 0,01 mm aufweisen, insbesondere dann, wenn die Unterschicht 3 mit einem geschäumten PVC-Material gebildet ist. Durch den Schlusslack wird eine Weichmacherwanderung durch Kontakt mit anderen Materialien verhindert und die Haptik positiv beeinflusst.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert:
Beispiel 1: Ein Mischfasergewirke aus 70% Polyester und 30% Baumwollfasern und einem Flächengewicht von 370 g/m2 und einer Stärke von 0,5 mm wird als Mittelschicht 2 eingesetzt und mit einem die Unterschicht 3 ausbildenden Schlagschaum beschichtet. Der Schlagschaum besteht zu 60% aus einer 40%-igen aromatischen Polyätherdispersion und zu 40% aus einer 50%-igen Polyacrylatdispersion. Der Dispersionsmischung wurden 5 Gew.-% wässriger Isocyanat-Vernetzer und 2 Gew.-% eines Schaumhilfsmittels als Emulgator zugesetzt. Die Mischung hatte eine Dichte von 1,05 g/cm3. Durch Einrühren von Luft bis zu einer Dichte von 0,65 g/cm3 wurde die Masse aufgeschäumt, und mittels eines Rakels in einer Stärke von 0,45 mm auf ein Releasepaper aufgetragen. Auf die nasse Dispersion wurden die Mittelschicht 2 bzw. der Träger und die Unterschicht 3 aufgelegt und mit einer Walze leicht angedrückt, bis die Schaumdispersion 0,015 mm in den Träger eingedrungen ist. Nach einer Trocknung von 4 min bei +90°C wurde die Mittelschicht 2 mit der Unterschicht 3 vom Releasepaper getrennt. Die Unterschicht 3 hat eine feinporige, offenzellige Struktur und eine Dichte von ca. 0,45 g/cm3.
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Die aus einem aliphatischen Polyesterpolyurethan mit einer amorphen Struktur mit 48% Feststoffanteil gebildete Oberschicht 1 besteht aus zwei Schichten 1', 1'', wobei die außen liegende, obere Schicht 1' der Oberschicht 1 auf ein strukturiertes Releasepaper oder auf eine strukturierte Silikonkautschukmatrize aufgetragen und durch Wasserentzug mittels Wärme verfestigt wird. Diese Oberschicht 1 bestehend aus Schicht 1' und 1'' hat eine Shore A Härte, von der Oberseite gemessen, zwischen 35 und 52 Shore A. Die Shore A Härte wurde nach der Vernetzung ermittelt. Danach wird auf diese Schicht 1' eine ebenfalls aus einer aliphatischen, amorphen Polyesterdispersion bestehende Schicht 1'' aufgetragen, diese Schicht hat nach dem Vernetzen eine Shore A Härte von 6 bis 15 Shore A. Auf die noch feuchte Schicht 1'' wird die Mittelschicht aufgelegt und mittels einer Walze leicht angedrückt. Dieser Schichtaufbau allein führt zu einer Shore A Härte zwischen 55 und 88 Shore A.
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Alternativ kann als obere, außenliegende Schicht 1' in dünner (weniger als 0,09 mm, vorzugsweise weniger als 0,04 mm) Stärke eine Polyurethandispersion auf die Matrix aufgetragen werden. Diese Schicht 1' wird derart vorgetrocknet, so dass sie noch mehr als 5% Wasser enthält. Die chemisch gleiche aber physikalisch weichere Dispersionsformulierung wird als Schicht 1'', ebenfalls in dünner Stärke auf die Mittelschicht 2 mit einer Menge zwischen 30 und 90 g/m2, vorzugsweise zwischen 40 und 60 g/m2, aufgebracht, so dass sie ca. 0,05 mm in den Träger bzw. die Mittelschicht 2 eindringt. Danach wird die Mittelschicht 2 mit der noch mindestens 20 Gew.-% Wasser enthaltenden Polyurethandispersion auf die vorverfestigte Schicht 1' aufgelegt und mit einem Druck von weniger als 0,4 kg/cm2 entweder mit einer Rollen- oder Plattenpresse angedrückt. Danach wird das Material einer Wärmebehandlung zwischen 70 und 120°C unterzogen. Die Feuchtigkeit wandert zunächst in die Mittelschicht 2 und kann dann durch die offenen Poren oder Kapillaren der Unterschicht 3 entweichen. Dieses Aufbringen der Oberschicht 1 gilt für alle Beispiele.
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Die Dicke der resultierenden Oberschicht beträgt 0,15 mm mit einer Shore A Härte von 58 und einer Dichte von 1,05 g/cm3.
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Beispiel 2: Auf ein Releasepaper wurde ein Treibmittel enthaltendes PVC-Plastisol in einer Stärke von 0,2 mm mittels eines Rakels aufgetragen. Auf das die Unterschicht 3 ausbildende Plastisol wurde der gleiche die Mittelschicht 2 ausbildende Träger wie in Beispiel 1 aufgelegt und mittels einer Walze leicht angedrückt, sodass das Plastisol ca. 0,05 mm in das Gewirke eindrang. Bei einer Temperatur von +182°C und einer Zeit von 4,5 Min wurde das PVC-Plastisol durch Gelieren auf eine Stärke von 0,4 mm und eine Dichte von ca. 0,6 g/cm3 aufgeschäumt und verfestigt. Nach dem Abkühlen wurde es von dem Releasepaper getrennt.
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Beispiel 3: Eine Mischung bestehend aus 75 Gewichtsteilen einer 50%-igen Polyurethandispersion und 25 Gewichtsteilen einer 50%-igen Polyacrylatdispersion hat eine Dichte von ca. 1 g/cm3. Es wurden so viele Mikrohohlkugeln mit einem Durchmesser zwischen 20 und 60 μm beigemischt bis ein Liter Flüssigkeit 850 g wiegt. Die Hülle der Mikrohohlkugeln besteht aus einem thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise aus Polyvinylidenchlorid. Dieser Ansatz für die Unterschicht 3 wird mit einer gegenläufigen Walze, Rakel oder durch Sprühen auf die Mittelschicht 2 appliziert, sodass diese Unterschicht ca. 0,06 mm in diese einzieht. Anschließend wird die Mittelschicht 2 mit der nassen Beschichtung bei einer Einlauftemperatur von 100 Grad Celsius und einer Auslauftemperatur von ca. 145 Grad Celsius in einem Tunnel getrocknet. Dabei vernetzt die Dispersion und es entstehen zu mehr als 95% geschlossene Zellen Erfindungsgemäß ist es auch möglich in diesen Ansatz für die Unterschicht 3 eine beliebige Menge Luft einzurühren und damit einen Schlagschaum zu erstellen. In diesem Fall entstehen in der Unterschicht 3 geschlossene und offene Zellen.
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Bei der Ausbildung der Unterschicht 3 mit einer Außenschicht 12 in Form einer PUR-Folie kann gemäß Beispiel 4 vorgegangen werden.
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Beispiel 4: Als Außenschicht 12 wird eine PUR-Schaumfolie mit einer Dicke von 1 mm und einer Dichte von 0,2 g/cm3 vorgesehen, die überwiegend feine offene Zellen besitzt. Sie besteht aus Polyetherpolyurethan und hat eine Shore A Härte von ca. 10 Shore A. Diese Schaumfolie wurde durch das Zusammenpressen und das Verdichten unter Temperatur und Druck einer entsprechend dickeren Schälschaumfolie erzeugt. Diese Folie ist auf beiden Seiten relativ glatt und feinporig, greift sich gut an und kann als Futter dienen. Auf diese Schaumfolie wird eine Dispersionsmischung, die zu 75 Teilen aus einer alipatisch aromatischen Polyetherdispersion und zu 25 Teilen aus einem Polyacrylatdispersion besteht, in einer Menge von 75 g/m2 aufgetragen und zwar so, dass ca. 30 g in die offenen Zellen der Schaumfolie und ca. 45 g in den Träger der Mittelschicht 2 eindringen. Nach einer Trockenzeit von ca. 4 Min. bei 100°C ist das Wasser verdampft. Diese Unterschicht 3 zwischen der Mittelschicht 2 und der Außenschicht 12, die quasi nicht vorhanden ist, weil sie in die beiden Schichten 2, 12 eingedrungen ist, führt zu einer Härte von 10 bis 17 Shore A.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass bei vergleichbarer Herstellungsart anstelle der PUR-Schaumfolie an die verfestigte PUR-Dispersion der Unterschicht 3 ein textiles Material, vorzugsweise ein Faservlies oder ein Vlies aus synthetischen Fasern, als Außenschicht 12 angebunden ist, das eine Dicke zwischen 0,6 bis 1,2 mm aufweist. Dieses Vlies kann ein Nadelvlies oder ein wasserstrahl- verfestigtes oder ein durch Nähen oder Prägen thermisch verfestigtes Schrumpfvlies sein und ein Flächengewicht zwischen 80 und 200 g/m2 besitzen. Diese Rückseite hat den Vorteil, dass sie sehr leicht, sehr weich und druckausgleichend ist und gleichzeitig als Futtermaterial dient. Außerdem trägt sie zur Erhöhung der Reißlast bei.
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Für den Aufbau des erfindungsgemäßen Lederaustauschmaterials ist es von Vorteil, wenn die verfestigte PUR-Dispersion der Unterschicht 3 eine Shore A Härte von 2 bis 15 besitzt und über einen leichten kalten Fluss verfügt, da damit das Bruchdehnungsverhalten der Mittelschicht 2 erhalten bleibt.
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Die Oberfläche des Lederaustauschmaterials kann geometrische Formen bzw. Erhebungen und Vertiefungen aufweisen. Die die Erhebungen ausbildenden Flächen der Matrix können leicht bzw. fein angeschliffen sein, derart, dass diese Schleifspuren am Material, z. B. bei 100-facher Vergrößerung, sichtbar sind. Damit werden die Haptik und das Erscheinungsbild beträchtlich verbessert. Das erfindungsgemäße Lederaustauschmaterial kann eine Oberfläche aufweisen, die unterschiedlich strukturierte Bereiche aufweist. Dies bedeutet, dass die Lederaustauschmaterialien ein Aussehen besitzen, als ob sie mit Materialien unterschiedlicher Oberflächenstruktur und/oder unterschiedlichen Glanzgrades, beispielsweise durch Vernähen, hergestellt sind. In dieser Weise ausgebildete Nähte sehen richtig ausgeführten Nähten sehr ähnlich. Die gewünschten Oberflächenstrukturen können in die für die Herstellung der Formatzuschnitte eingesetzten Silikonkautschukmatrizen gelasert werden oder man lasert die gewünschten Strukturen in eine Kunststofffolie oder Kunststoffplatte und formt diese mit Silikonkautschuk ab.
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Der Vorteil, der durch die zug- und druckelastisch ausgebildeten Schichten, d. h. die Mittelschicht 2 und die Unterschicht 3 und die Außenschicht 12, erreicht wird, ermöglicht die Gestaltung von Strukturen auf der Oberfläche der Oberschicht 1, welche Strukturen alle Erhebungen und Vertiefungen sowie Nähte optimal wiedergeben, so wie diese in der Matrize vorgegeben sind. Insbesondere ist dies von Vorteil für die Ausbildung von Oberflächen mit dem Aussehen von geprägtem Nubukleder. Von Vorteil ist es hierbei, dass die Nahtkuppen und die Nahttäler gleiche Feinstruktur und gleichen Glanz besitzen.
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Bei herkömmlichem Leder und bei Kunstleder entsteht die Nubukoberfläche durch Schleifen. Beim Schleifen können aber nur die Narbkuppen geschliffen werden. Will man bis in die Täler schleifen, verliert man die Kuppen. Prägt man nach dem vollflächigen Schleifen üblicherweise mittels Wärme und Druck, wird die Oberfläche in den Narbtälern mehr verdichtet, wodurch der Nubukeffekt in den Tälern verloren geht. Je ausgeprägter der Effekt ist, d. h. je höher die Kuppen und je tiefer die Täler sind, desto schlechter wird das Ergebnis beim Prägen. Dies trifft vor allem für echte Nubukleder zu. Insbesondere aber trifft dies für Nubukeffekte zu, welche durch Schleifen feinporiger Schäume gebildet sind. Aufgrund des Schleifens, insbesondere bei geschliffenen, thermoplastischen Schäumen, werden die Narbtäler glänzend. Ist der geschliffene Schaum ein Elastomer, lässt er sich nicht dauerhaft prägen. Dagegen sind erfindungsgemäß der Nubukeffekt bzw. die -struktur bereits im Negativ in der Silikonkautschukmatrize durch Abformen oder durch Lasern vorhanden. Die druckelastischen Schichten 2 bzw. 3 ermöglichen selbst Strukturen mit Narbtälern mit einer Tiefe von bis zu 0,2 mm. Damit besitzen die Narbtäler und Narbkuppen gleiche Nubukstruktur und gleiche Mattigkeit bzw. gleichen Glanzgrad.
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4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der das Gewebe der Mittelschicht 2 derart ausgebildet ist, dass die Mittelschicht 2 von einem Polyestergewebe gebildet ist, das mit einem Polyestervlies 14 mechanisch verbunden ist. Es ist dabei vorgesehen, dass die Fasern 13 des mittig in das Gewebe eingelagerten Polyestervlieses 14 zu beiden Seiten des Polyestergewebes herausragen, und dass die verfestigten PUR-Dispersionen der Oberschicht 1 und der Unterschicht 3 bis zum Polyestergewebe in die Schicht 2 eingedrungen sind und das Polyestergewebe an beiden Seiten mit den verfestigen PUR-Dispersionen verbunden ist und die Fasern 13 des Polyestervlieses 14 in die Oberschicht 1 und in die Unterschicht 3 hineinragen. Dieses Lederaustauschmaterial besitzt eine hohe Zugfestigkeit, eine geringe Dehnung und deformiert sich in der Praxis nicht.
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Erfindungsgemäß ist es somit möglich, bei ansonsten gleich bleibenden Parametern als Mittelschicht 2 ein Gewebe oder Gewirke, gegebenenfalls mit einer Vlieseinlage, einzusetzen.
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Ganz allgemein ist es möglich, die an die Unterschicht 3 angeschlossene Außenschicht 12 als PUR-Schaumfolie oder Vlies zu gestalten.
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Nicht dargestellt in 3 ist die Möglichkeit, dass auf die Rückseite der von einer PUR-Schaumfolie gebildeten Außenschicht 12, vorzugsweise Vlies, eine zusätzliche Schicht aus einer verfestigten PUR- und/oder Polyacrylatdispersion aufgetragen ist, die zumindest 0,30 mm in die offenen Zellen der Außenschicht 12 eingedrungen ist und gegebenenfalls Farbpigmente enthält.
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Das erfindungsgemäße Lederaustauschmaterial kann von seiner Rückseite her Wasser aufnehmen, das durch die Außenschicht 12 bzw. die Unterschicht 3 und durch die Mittelschicht 2 zur Oberschicht 1 abgeleitet werden kann.
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Das Dauerbiegeverhalten des erfindungsgemäßen Lederaustauschmaterials nach DIN EN ISO 5402 (Bally Flexometer) liegt mit 200.000 Flexen bei Normaltemperatur und mit 50.000 Flexen bei –10°C weit über den Anforderungen an echtes Leder.
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Erfindungsgemäß werden die besten Eigenschaften in Bezug auf Dauerbiegeverhalten, Stich- und Weiterreißfestigkeit, Weichheit und Biegefestigkeit erzielt, wenn für die Schicht 1'' und für die Unterschicht 3 Dispersionen verwendet werden, welche eine bevorzugte Shore A Härte zwischen 2 und 15 Shore A aufweisen und wenn diese Schicht 1'' und Schicht 3 tief in den Träger bzw. in die Mittelschicht 2 hineinragen oder sich dort treffen. Dabei wird die Bruchdehnung der Mittelschicht 2 nicht reduziert, im Gegensatz zu Dispersionen die eine Shore A Härte von mehr als 22 Shore A aufweisen.
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Die Kontaktklebereigenschaften der Schicht 1'' lassen sich am fertigen Produkt nachweisen, in dem man Schicht 1 von der Schicht 2 trennt und die Schicht 1'' mit MEK anfeuchtet. Dabei wird sie klebrig, obwohl sie vernetzt ist, im Gegensatz zu, Schicht 1'.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2012072257 A1 [0002]
- WO 2011/157279 A1 [0003]
- US 6177198 B1 [0030]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- DIN EN ISO 17076-2 [0005]
- DIN EN ISO 2589 [0007]
- DIN EN ISO 3376 [0007]
- DIN EN ISO 2589 [0035]
- DIN EN ISO 11644 [0059]
- DIN 53109 [0060]
- DIN EN ISO 20344 [0061]
- DIN EN ISO 5402 [0087]