Die Erfindung betrifft chromfreies Leder mit hoher Wasserdichtigkeit,
ein Verfahren zu seiner Herstellung, seine Verwendung als auch die Verwendung von
Silikonen als Hydrophobiermittel für chromfrei gegerbtes Leder.
Es gibt auf dem Markt einen erhöhten Bedarf an wasserdichtem Leder
für Schuhe, Kleidung oder Taschen. Nun sind Leder an sich hydrophil und die meisten
Gerb- und Nachgerbstoffe als auch Fettungsmittel werden mittels Dispergiermitteln
eingesetzt.
Die üblichen Wasserdichtigkeitsmittel sind nicht-sulfonierte Fettungsmittel
sowie Hydrophobierverstärker, die mittels Mineralsalzen fixiert werden - in der
Regel mit Chrom (III). Derartige Systeme führen zu einer offenen Hydrophobierung
auf Chromgegerbten Ledern, die für die meisten Anwendungen geeignet ist wobei unter
offener Hydrophobierung, das Generieren eines hydrophoben Netzes um die Fasern verstanden
wird, ohne die Freiräume auszufüllen.
Angewendet auf chromfreies Leder kann die gewünschte Wasserdichtigkeit
schon deshalb nicht erreicht werden, weil die entsprechende Menge des Chromgerbstoffes
durch große Mengen an hydrophilen Vegetabilgerbstoffen und/oder Syntanen ersetzt
werden muss. Hydrophile Inhaltsstoffe im Leder begünstigen aber die Penetration
von Wasser ins Leder und nicht den gegenteiligen Effekt des Wasserabstoßes.
Stand der Technik ist beispielsweise H. Birkhofer, Reactive Hydrophobiermittel,
Das Leder 1992, 71-75; Danisch, P. et al. Modem Hydrophobic Systems, JALCA, 1996,
120-125; Reiners, J. et al. Waterproofing of Leather, ALCA-Congress, Skytop, PA,
2002 (to be published JALCA 2002).
Daher sind aufgrund ihrer besonders herausragenden Eigenschaften die
meisten heute verwendeten Leder Chrom gegerbt. Lediglich einige Spezialleder wie
Sohlenleder, Gürtelleder oder Leder für Automobil-Armaturen zeigen für ihre Anforderungen
noch bessere Eigenschaften, wenn sie anstatt mit Chrom mit Vegetabil- und/oder mit
Syntan-Gerbstoffen gegerbt wurden.
Der Nachteil von chromgegerbten Ledern ist allerdings vielschichtig.
So sind beispielsweise Lederabfälle, die während der Herstellung von Lederartikeln
anfallen sowie Leder am Ende des Gebrauchslebens hinsichtlich der Abfallbeseitigung
problematisch, zumal Chrom auf bestimmte Deponien nicht mehr gelagert werden darf.
Außerdem kann chromgegerbtes Leder Spuren von Cr (VI) unter bestimmten Lager-Bedingungen
bzw. bei der Verbrennung entwickeln.
Alternative Gerbsysteme, die auf dem Markt sind, wie beispielsweise
Aluminium, Glutardialdehyd oder Tetrahydroxymethylphopsphoniumsalz haben abgesehen
von ökologischen Problemen an sich, den Nachteil, dass in all diesen Gerbsystemen
die Abwesenheit von Chromgerbsalzen durch höhere Mengen anderer in der Regel hydrophiler
Gerbstoffe wie Vegetabilextrakte und synthetische, aromatische Syntane kompensiert
wird, womit die eingangs erwähnte Unvereinbarkeit mit der Eigenschaft der Wasserdichtigkeit
problematisch ist.
Außerdem erhöhen derartige Stoffe die Hydrophilie des Leders
und machen es härter. Um dieser Neigung wiederum entgegen zu wirken, müssen größere
Mengen an Fettungsmitteln verwendet werden, die wiederum mit Emulgatoren appliziert
werden müssen, und auf diese Weise der Wasserdichtigkeit wiederum entgegengewirkt
wird.
Im üblichen Herstellungsverfahren von wasserdichten Ledern wird Chrom-gegerbtes
Leder mit einer Kombination von Fettungsmitteln und Hydrophobierverstärkern, in
der Regel Silikon-Emulsionen, behandelt. Da diese Behandlung in Wasser erfolgt,
ist auch die Verwendung von Emulgatoren für die Hydrophobierverstärker erforderlich,
die wiederum die Wasserdichtigkeit nachteilig beeinflussen. Um die Nachteile der
durch Emulgatoren induzierten Hydrophilie zu vermeiden wird in konventionellen,
chromgegerbten Systemen die Emulgierung durch Verbindungen vorgenommen, deren emulgierende,
funktionelle Gruppen in einem nachträglichen Fixierschritt zerstört werden können.
Üblicherweise wird dies mit Chromsalzen getan.
Aufgabe der Erfindung war es daher, wasserdichte chromfrei gegerbte
Leder bereitzustellen.
Die Erfindung betrifft chromfreies Leder mit einer Wasserdichtigkeit
gemessen als Penetrationszeit gemäß DIN 53 338 von wenigstens 30 min., vorzugsweise
von größer als 2 Stunden.
"Chromfrei" im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, nicht mit
Chromsalzen gegerbt. Der maximale Anteil an Chrom, z.B. hervorgerufen durch natürliche
Quellen von Cr-Anteil in Tierhäuten bzw. chromhaltige Farbstoffe im Leder, beträgt
weniger als 2000 ppm.
Für nicht mit Chrom-Farbstoff gefärbte Leder beträgt der maximale
Anteil von Chrom im Leder vorzugsweise weniger als 100 ppm.
Bevorzugt besitzt das erfindungsgemäße chromfreie Leder eine
Schrumpfungstemperatur von größer als 70°C, insbesondere größer als
75°C.
Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Leder, das einen Eisengehalt
von 1 bis 7 Gew.-% besitzt. Der Eisengehalt wird wie folgt bestimmt: Eine Probe
des Leders wird zum Erhalt des Bezugsgewichtes bei 70°C im Vakuum bis zur Gewichtskonstanz
getrocknet. Anschließend wird bei 800°C verascht, der Gehalt an Fe(III) mit
einer handelsüblichen Methode nasschemisch bestimmt, und auf das Bezugsgewicht zurückgerechnet.
Der Eisengehalt resultiert dabei vorzugsweise aus der Gerbung mit
Eisensalzen.
Die Eisengerbung ist grundsätzlich bekannt, siehe bspw. Stand der
Technik Stather, Gerbereichemie und Gerbereitechnologie, Akademie Verlag, Berlin,
1957, 474-480; Heidemann E. at al., Möglichkeiten und Grenzen der Eisengerbung,
Das Leder, 1990, 8-14; Balasubramanian S. et al., Iron Complexes as Tanning Agents,
JALCA, 12997, 218-224.
Das erfindungsgemäße Leder besitzt in einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform einen Si-Gehalt von wenigstens 0,2 Gew.-%, insbesondere wenigstens
1,0 Gew-% bestimmt als Silikat nach Verbrennung.
Bevorzugt enthält das erfindungsgemäße Leder Silikone als Hydrophobiermittel,
insbesondere solche, die bei der Beschreibung des nachstehenden Herstellungsverfahrens
als Hydrophobiermittel eingesetzt wurden.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform besitzt das erfindungsgemäße
Leder eine Wasserdampfdurchlässigkeit gemessen nach DIN 53333 von größer als
0,8 mg/cm2h, insbesondere größer als 2 mg/cm2h.
Leder mit niedrigem Gehalt an Wasser oder Wasserdampf hat einen hohen
Tragekomfort. Daher ist das erfindungsgemäße Leder vorzugsweise durch eine
Wasseraufnahme von weniger als 30 Gew.-%, insbesondere weniger als 20 Gew.-% bis
zum Wasserdurchtritt bei der Messung gemäß DIN 53 338 oder nach 8 Stunden
langem Wasserkontakt gekennzeichnet.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung des
erfindungsgemäßen Leders, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man chromfreigegerbtes
Leder mittels eines Hydrophobiermittels behandelt.
Es ist bevorzugt, ein Hydrophobiermittel zu verwenden, das a) selbstemulgierend
in Wasser ist und ionische pH-sensitive Gruppen besitzt und/oder b) das in Kombination
mit einem Emulgator eingesetzt wird, wobei der Emulgator ionische pH-sensitive Gruppen
besitzt.
Unter pH-sensitiv sollen dabei funktionelle Gruppen verstanden werden,
die bei einem für die Nachgerbung typischen pH-Wert von 4,1 - 8 eine emulgierende
Wirkung haben, die ausreicht, um mit dem hydrophoben Wirkstoff eine stabile wässrige
Emulsion zu bilden, und durch Veränderung des pH-Wertes, bevorzugt Absenkung auf
2,5 - 4,0, besonders 3,3 - 3,9, diese emulgiernde Wirkung verlieren.
Als bevorzugte ionische, pH-sensitive Gruppen sind im Rahmen dieser
Anmeldung beispielsweise Carbonsäuren und/oder deren Salze bzw. Amine und/oder deren
Salze, substituierte Sulfonylharnstoffe bzw. Cyanharnstoffe und/oder deren Salze
zu verstehen. D.h. Umsetzungsprodukte aus Toluolsulfonylisocyanat und Aminen bzw.
Cyanamid und Isocyanaten, sowie deren Salze, die sich bei Basenzugabe (Triethylamin,
NaOH) bilden.
Als für die Hydrophobierung geeignete Fettungsmittel sind solche zu
betrachten, die frei sind von elektrolytstabilen anionischen Emulgatoren, z.B. sulfonierten,
sulfatierten oder sulfitierten Verbindungen mit emulgierender Wirkung. In Frage
kommen hier z.B. Fette und Öle auf der Basis von langkettigen Alkanen, Alkoholen,
Estern oder andere hydrophobe Kohlenwasserstoffe. Diese Verbindungen können natürlicher
oder synthetischer Herkunft sein, wie bspw. Fischöle, Klauenöle, Pflanzenöle oder
Mineralöle.
In einer bevorzugten Anwendungsform können diesen Fettungsmitteln
Emulgatoren auf Basis von Carbonsäuren, Polycarbonsäuren oder Polyethem zugesetzt
werden, um die Verarbeitung in wässriger Flotte zu erleichtern.
Als bevorzugte Hydrophobiermittel mit ionischen, pH-sensitiven Gruppen
sind entsprechend modifizierte Silikone zu nennen, insbesondere Polysiloxane.
Geeignete Polysiloxane sind beispielsweise lineare, verzweigte oder
cyclische Polysiloxane, die gegebenenfalls substituiert sind. Bevorzugt sind Polydimethylpolysiloxane,
die gegebenenfalls substituiert sind. Geeignete Substituenten sind entweder über
einen Spacer, der gegebenenfalls über Heteroatome oder funktionelle Gruppen unterbrochen
sein kann, mit der Polysiloxanhauptkette verbunden, oder können auch direkt an ein
Siliciumatom der Polysiloxan-Hauptkette gebunden sein.
Besonders bevorzugt sind Polysiloxane, dadurch gekennzeichnet, dass
die Polysiloxankette mindestens eine Struktureinheit der Formel (1)
[ A RaSiO(3-a)/2]k
und/oder mindestens eine Struktureinheit der Formel (2)
[RcSiO(4-c)/2]n
und gegebenenfalls eine oder mehrere Endgruppen ausgewählt aus den Formeln
R3SiO1/2
und
AR2SiO1/2
enthält, wobei
R
für einen C1 bis C12-Alkylrest, einen C1 bis
C12-Alkoxylrest, einen Hydroxylrest oder einen Phenylrest steht,
a
für 0 oder 1 steht,
k
für 0 bis 50 steht,
c
für 1 oder 2 steht, und
n
für 10 bis 1000 steht,
A
für Wasserstoff, einen Alkyl-, Alkoxy-, Hydroxy-, Perfluoralkyl- oder einen
Phenylrest, oder einen Rest der Formel R7-G-,
in der
R7
für Wasserstoff, eine Hydroxy-, Carboxyl-, Epoxy- oder Aldehydgruppe, (C1-C4)-Alkyl,
(C1-C4)-Alkoxy steht
und
G
für einen zweiwertigen, gegebenenfalls verzweigten, C2- bis C60-Kohlenwasserstoffrest
steht, der durch nicht benachbarte Ether-, Ester-, Amid-, Carbonat- oder Urethangruppen
unterbrochen sein kann und der gegebenenfalls durch Hydroxylgruppen oder Alkyl-
oder Arylreste substituiert ist, steht
oder A für einen Rest der Formel
steht, in der
R1, R2 und R3
unabhängig voneinander für Wasserstoff oder für einen einwertigen C2-C60-Kohlenwasserstoffrest
stehen, der gegebenenfalls eine oder mehrere nicht benachbarte Ether-, Imino-, Amid-,
Harnstoff-, Urethan-, Ester- oder Carboxylgruppen enthält und der gegebenenfalls
mit einer oder 2 Carboxylgruppen -COOM und/oder 1 oder 2 Hydroxylgruppen substituiert
ist,
wobei
M
für Wasserstoff oder Na+, K+, Li+, NH4+,
steht,
wobei R4, R5 und R6 unabhängig voneinander für
C1-C18-Alkyl, insbesondere C1-C4-Alkyl
oder substituiertes C1-C18-Alkyl, insbesondere Hydroxyalkyl,
oder Aralkyl, insbesondere Benzyl, stehen,
und wobei R1 bis R3 unabhängig voneinander über eine Einfachbindung,
eine Gruppe -COO-, -CO- oder -CONH- mit dem Stickstoffatom verknüpft sind, und
wobei R1 und R2 nicht gleichzeitig über eine Carbonylgruppe
mit dem Stickstoffatom verknüpft sind,
D und E
unabhängig voneinander für einen zweiwertigen C2-C20-Kohlenwasserstoffrest
stehen, der durch Hydroxyl substituiert oder durch nicht benachbarte O-Atome unterbrochen
sein kann,
q
für 0 bis 3 steht,
mit der Maßgabe, dass mindestens eine Endgruppe der Formel (3a) vorhanden
ist für den Fall, dass die Polysiloxankette nur Struktureinheiten der Formel (2)
enthält.
Besonders bevorzugt sind carboxylgruppenhaltige Polysiloxane, dadurch
gekennzeichnet,
dass die Polysiloxankette mindestens eine Struktureinheit der Formel (1)
[ARaSiO(3-a)/2]k
und/oder mindestens eine Struktureinheit der Formel (2)
[RcSiO(4-c)/2]n
und gegebenenfalls eine oder mehrere Endgruppen ausgewählt aus den Formeln
R3SiO1/2
und
AR2SiO1/2
enthält, wobei
A
für einen carboxylgruppen-haltigen Rest der Formel
steht, in der
R1, R2 und R3
unabhängig voneinander für Wasserstoff oder für einen einwertigen C2-C60-Kohlenwasserstoffrest
stehen, der gegebenenfalls eine oder mehrere nicht benachbarte Ether-, Imino-, Amid-,
Harnstoff-, Urethan-, Ester- oder Carboxylgruppen enthält und der gegebenenfalls
mit einer oder 2 Carboxylgruppen -COOM und/oder 1 oder 2 Hydroxylgruppen substituiert
ist, und
wobei der Rest A mindestens mit einer Gruppe COOM substituiert ist
wobei
M
für Wasserstoff oder Na+, K+, Li+, NH4+,
steht,
wobei R4, R5 und R6 unabhängig voneinander für
C1-C18-Alkyl, insbesondere C1-C4-Alkyl
oder substituiertes C1-C18-Alkyl, insbesondere Hydroxyalkyl,
oder Aralkyl, insbesondere Benzyl, stehen,
und wobei R1 bis R3 unabhängig voneinander über eine Einfachbindung,
eine Gruppe -COO-, -CO- oder -CONH- mit dem Stickstoffatom verknüpft sind, und
wobei R1 und R2 nicht gleichzeitig für H stehen und auch
nicht gleichzeitig über eine Carbonylgruppe mit dem Stickstoffatom verknüpft sind,
D und E
unabhängig voneinander für einen zweiwertigen C2-C20-Kohlenwasserstoffrest
stehen, der durch Hydroxyl substituiert oder durch nicht benachbarte O-Atome unterbrochen
sein kann,
q
für 0 bis 3 steht
R
für einen C1 bis C12-Alkylrest, einen C1 bis
C12-Alkoxylrest, einen Hydroxylrest oder einen Phenylrest steht,
a
für 0 oder 1 steht,
k
für 0 bis 50 steht,
c
für 1 oder 2 steht, und
n
für 10 bis 1000 steht,
mit der Maßgabe, dass mindestens eine Endgruppe der Formel (3a) vorhanden
ist für den Fall, dass die Polysiloxankette nur Struktureinheiten der Formel (2)
enthält.
Geeignete Polysiloxane sind vorzugsweise Polydialkylpolysiloxane,
Polyalkylarylpolysiloxane, mit Hydroxyalkyl-, Aminoalkyl-, Carboxyalkyl-, Hydroxyaryl,
Carboxyaryl-Gruppen substituierte Polysiloxane, die über einen Spacer mit der Polysiloxanhaupkette
verbunden sind, wobei der Spacer selbst ein Alkylenrest oder ein durch funktionelle
Gruppen, z.B. Ester, Amid, Urethan, Carbonat, Harnstoff, Ether, Imino, unterbrochener
Kohlenwasserstoffrest sein kann.
Besonders bevorzugt sind die in der EP-A 11 08 765 aufgeführten Carboxylgruppenhaltigen
Polysiloxane und die zu deren Herstellung eingesetzten Polysiloxan-Rohstoffe. Weiterhin
bevorzugt sind solche Polysiloxane, die über hydrolysierbare Reste verfügen (Si-OR-Gruppen),
die beim Auftrocknen zu einer Vernetzung des Polysiloxans führen.
Besonders bevorzugt sind Polysiloxane, die als wässrige Dispersion
vorliegen und somit in wässriger Flotte eingesetzt werden können.
Bevorzugt wird das Hydrophobiermittel in einer Menge von 0,1 bis 10
Gew.-%, bezogen auf Falzgewicht, eingesetzt, besonders jedoch 1 bis 5 Gew.-%. Bei
Verwendung von Hydrophobiermitteln ohne ionische, pH-sensitiven Gruppen beträgt
die Menge vorzugsweise 0,1 bis 9 Gew.-%. Im letzteren Fall wird vorzugsweise noch
Emulgator mit ionischen, pH-sensitiven Gruppen in einer Menge von 5 bis 25 Gew.-%,
bezogen auf Hydrophobiermittel eingesetzt.
Das selbst emulgierende Hydrophobiermittel mit ionischen, pH-sensitiven
Gruppen wird vorzugsweise in einer Menge von 0.1 bis 10 Gew.-%, besonders aber 1
bis 5 Gew.-% bezogen auf Falzgewicht, eingesetzt.
Das chromfreie Leder, das gegebenenfalls in der Nachgerbung mit dem
Hydrophobierungsmittel behandelt wird, ist vorzugsweise mit Eisenverbindungen gegerbt
worden.
Dazu verwendet man im Allgemeinen die vorzugsweise gepickelte Blöße
und behandelt die Blöße mit einem Eisensalz. Das Eisensalz kann der Blöße
entweder als Salz oder als wässrige Lösung zugegeben werden. Bevorzugte Eisensalze
sind solche des Eisen in der Oxydationsstufe +3, beispielsweise Eisenchlorid, Eisensulfat,
basisches Eisensulfat sowie solche des Eisens in der Oxidationsstufe +2 wie Eisensulfat.
Bezogen auf die eingesetzte Blöße beträgt die Menge an Eisen vorzugsweise
von 0,3 bis 5 Gew.-%, insbesondere 1 bis 3 Gew.-%.
Die Gerbung erfolgt vorzugsweise in Wasser bei einer Temperatur von
0 - 60°C, bevorzugt 20 - 37°C.
Nach Zugabe der Eisensalze für die Gerbung sollte die Gerbflotte einen
pH von 1.0 bis 3.2, bevorzugt von 1.4 bis 2.5 aufweisen. Nach einer angemessenen
Zeit zur Penetration von 30 min. bis 24 h, bevorzugt 1 h bis 12 h, wird der pH der
Gerbflotte zur Fixierung der Eisensalze angehoben. Hierzu wird vorzugsweise eine
basische Verbindung, z. B. Natrium-Hydroxid, -Carbonat, -Bicarbonat, -Formiat, CalciumCarbonat
oder Magnesiumoxid verwendet. Ein pH Bereich von 3.0 bis 6.0, bevorzugt 3.1 bis
4.0 sollte erreicht werden.
Das so erhaltene Eisen-gegerbte Leder besitzt eine Schrumpftemperatur
von größer als 70°C, vorzugsweise größer als 75°C. Außerdem besitzt
es eine einheitliche Gelbfarbe. Es kann beispielsweise mechanisch nachbehandelt
werden beispielsweise durch Abwelken, Falzen usw. auf herkömmlichen Gerbereimaschinen.
Anschließend kann das so gegerbte und gegebenenfalls mechanisch
nachbehandelte Leder in einem optionalen Schritt nachgegerbt werden.
Unter "Nachgerbung" versteht man im Rahmen dieser Anmeldung die Nachbehandlung
von chromfrei gegerbtem Leder, um Farbe, Egalität, Weichheit, Fülle insbesondere
aber das Verhalten gegen Wasser (Hydrophobie) zu optimieren und Gerbstoffe und Hilfsmittel
zu fixieren.
Während der Nachgerbung liegt der pH-Wert im Allgemeinen im Bereich
von 4,1 bis 8,0 und ist somit geeignet für die Penetration der Produkte der Nachgerbung
in das Leder. Um gegebenenfalls verwendete Nachgerbstoffe als auch die mit pH-sensitiven
Gruppen versehenen Hydrophobiermittel bzw. Emulgatoren zu fixieren wird der pH-Wert
nach der Hydrophobierung vorzugsweise auf 2,5 bis 4,0, insbesondere auf 3,3 bis
3,9 erniedrigt. Dazu werden vorzugsweise organische Säuren wie Ameisensäure, Essigsäure
oder Oxalsäure gegebenenfalls in Kombination mit anorganischen Säuren wie Schwefelsäure
oder Phosphorsäure verwendet.
Zur Vorbereitung des Nachgerbprozesses wird der Wassergehalt des eisengegerbten
Leders bevorzugt durch Abwelken reduziert, und anschließend die Dicke des
Leders wenn nötig durch Falzen korrigiert.
Der Nachgerbprozess findet bevorzugt in einem Gerbfass in wässriger
Flotte bei einer Temperatur von 0 bis 70°C, besonders von 20 bis 50°C statt und
umfasst optional außer den erfindungsgemäßen Hydrophobier- und Fettungsmitteln
weitere Hilfsmittel wie z.B. Polymere, synthetische Nachgerbstoffe, Vegetabilgerbstoffe,
Farbmittel, Säuren und Basen.
Bei den für diesen Einsatz geeigneten synthetischen Gerbstoffen handelt
es sich z. B. um wasserlösliche Kondensationsprodukte aus sulfonierten Aromaten,
Formaldehyd und gegebenenfalls weiteren Substanzen aus den Gruppen der Aromaten,
Harnstoff, oder Harnstoffderivaten.
Vegetabilgerstoffe sind aus pflanzlichen Quellen gewonnene Gerbstoffe
aus den Klassen der kondensierten Gerbstoffe bzw. hydrolysierbaren Gerbstoffe z.B.
Kastanienextrakt, Mimosa, Tara oder Quebracho.
Bei den Farbstoffen handelt es sich um in der Lederanwendung gängige
wasserlösliche Farbstoffe, z.B. aus den Gruppen der Säurefarbstoffe, Direktfarbstoffe,
Metallkomplexfarbstoffe oder substantiven Farbstoffe.
Bei den für die Anwendung bevorzugten Polymeren handelt es sich um
hochmolekulare wasserlösliche oder in Wasser dispergierbare Produkte z.B. aus der
(Ko-)Polymerisationsreaktion ungesättigter Säuren und deren Derivate mit z.B. füllender
oder fettender Wirkung auf Leder.
Säuren und Basen dienen zur Veränderung des pH-Wertes der wässrigen
Flotte um die Penetrationseigenschaften der eingesetzten Verbindungen zu beeinflussen
bzw. diese zu fixieren.
Die erfindungsgemäßen Hydrophobier- und Fettungsmittel werden
dabei im Allgemeinen in 20 bis 1000, bevorzugt 50 bis 200 % wässriger Flotte, bezogen
auf Gewicht des eingesetzten Leders, in einen pH Bereich von 4.1 bis 8.0, bevorzugt
5.0 bis 7.5 angewendet. Die Zugabe von 0.1 bis 10 Gew-%, bevorzugt 1 - 5 Gew-% der
Hydrophobiermittel und 1 - 20 %, bevorzugt 2 - 12 % der Fettungsmittel kann dabei
in einem oder auch mehreren Schritten erfolgen. Weitere eingesetzte Hilfsmittel
können ebenfalls in einem oder mehreren Schritten zugegeben werden, zusammen mit
oder getrennt von den erfindungsgemäßen Produkten.
Der Nachgerbprozess wird dabei in 1 - 48 h durchgeführt, bevorzugt
in 1.5 - 24 h, besonders in 2 - 8 h.
Der Ablauf eines Nachgerbprozesses soll durch die Beispiele verdeutlicht
werden, ist aber keineswegs auf diese beschränkt.
Die aus der Nachgerbung erhaltenen nassen Leder können mit den üblichen
technischen Methoden und Maschinen getrocknet und fertiggestellt werden, also z.B.
durch Vakkumtrocknung, Spannrahmentrocknung oder Hängetrocknung und optional anschließendes
Stollen, Millen, Schleifen oder Polieren.
Die erhaltenen Leder können zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften
und physikalischen Echtheiten mit handelsüblichen Produkten und Maschinen mit einer
polymeren Filmschicht zugerichtet werden, wie z.B. beschrieben von W. Wenzel in
Aqueous Finishing of Leather, JALCA, 1991, 442 - 455.
Die bevorzugt eingesetzten gepickelten Blößen für die Eisengerbung
werden vorzugsweise sauer vorbehandelt, insbesondere bei einem pH-Wert von 2-5,
besonders bevorzugt bei 3-4. Bei dieser sauren Vorbehandlung wird vorzugsweise entkälkte
und gebeizte Blöße eingesetzt.
Besonders kommen für das Pickeln zum Einsatz Verbindungen wie Carbonsäuren
wie Ameisensäure, Essigsäure oder Oxalsäure oder anorganische Säuren wie Schwefelsäure
oder saure Salze der Schwefelsäure oder Mischungen davon.
Es hat sich herausgestellt, dass die Zugabe von di- oder polyfunktionellen
Carbonsäuren, beispielsweise polymere oder nicht-polymere Verbindungen bei der sauren
Vorbehandlung besonders die Eigenschaften des Leders positiv beeinflussen.
Besonders bevorzugte nicht-polymere Säuren sind difunktionelle Carbonsäuren
wie Weinsäure, Maleinsäure, Glutarsäure, Phthalsäure und/oder Adipinsäure; trifunktionelle
Carbonsäuren wie Zitronensäure. Bevorzugte polymere Carbonsäuren sind Copolymerisate,
die unter Verwendung von (Meth)acrylsäure, Maleinsäure oder Itaconsäure, Maleinsäureanhydrid
oder deren Derivaten mit anderen Comonomeren, die keine Carboxylgruppen enthalten,
durch radikalische Polymerisation erhalten werden können. Bevozugte Copolymerisate
sind solche, die durch radikalische Copolymerisation der oben genannten Carboxylgruppenhaltigen
Monomere mit mindestens einem Monomeren aus der Gruppe der Vinylverbindungen wie
z.B. Styrol, Diisobutylen, Ethylen, Propylen, Vinylether, Vinylester, (Meth)Acrylsäureester
von Alkoholen mit C1 bis C30-Kohlenwasserstoffatomen usw.
hergestellt werden (= Kurzbeschreibung für geeignete Polyacrylate). Geeignet sind
auch Terpolymere oder solche Copolymere, die aus mehr als 3 Comonomeren aufgebaut
sind.
Diese Säuren werden vorzugsweise in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-%,
bezogen auf die eingesetzte Blöße eingesetzt, insbesondere 1-4 Gew.-%.
Bevorzugt verläuft die saure Vorbehandlung so, dass zu der eingesetzten
Blöße Pickel in einer Menge gegeben werden, so dass der pH-Wert der gebeizten
Blöße auf einen Wert von 2-5, insbesondere auf 3-4 reduziert wird. Die Pickelverbindungen
werden vorzugsweise zur Blöße in einer Gerbtrommel in wässriger Lösung gegeben.
Dies geschieht im allgemeinen bei einer Temperatur von 0 bis 60°C, insbesondere
bei 20 bis 37°C. Es wird vorzugsweise 10 min. bis 24 h, insbesondere 30 min. bis
2 h vorbehandelt.
Besonders bevorzugt wird der sauren Vorbehandlung noch ein Fettungsmittel
zugesetzt.
Für diesen Einsatz bevorzugte Fettungsmittel sind solche, die frei
sind von elektrolytstabilen anionischen Emulgatoren, z.B. sulfonierten, sulfatierten
oder sulfitierten Verbindungen mit emulgierender Wirkung. In Frage kommen hier z.
B. Fette und Öle auf der Basis von langkettigen Alkanen, Alkoholen, Estern oder
andere hydrophobe Kohlenwasserstoffe. Diese Verbindungen können natürlicher oder
synthetischer Herkunft sein, wie bspw. Fischöle, Klauenöle, Pflanzenöle oder Mineralöle.
In einer bevorzugten Anwendungsform können diesen Fettungsmitteln
Emulgatoren auf Basis von Carbonsäuren. Polycarbonsäuren oder Polyethern zugesetzt
werden, um die Verarbeitung in wässriger Flotte zu erleichtern.
Die in der Vorbehandlung eingesetzten Fettungsmittel können die Eigenschaften
des fertigen Leders vorteilhaft beeinflussen, besonders in Bezug auf Weichheit und
Wasserdichtigkeit. Es werden bezogen auf Blößengewicht 0.1 - 5 Gew.-%, besonders
bevorzugt 0.5 - 3 Gew.-% zugegeben.
Beispiele:Beispiel 1Herstellung eines Silikon-basierten Hydrophobiermittels mit internem Emulgator
(entspricht SIL 4 aus EP-A 11 08 765)
1400 g Trimethylsilyl-terminiertes Polydimethylsiloxan (Viskosität
5000 mm2/s, 25°C) (Handelsprodukt: BAYSILONE® Öl M 5000) werden vorgelegt.
Dann werden 49,5 g 2-Aminoethyl-3-aminopropyl-methyl-dimethoxysilan (Dynasilan®
1411, Fa. Hüls) und anschließend 0,86 g Natronlauge (50 %ig) zugegeben. Der
Kesselinhalt wird im Verlauf von 2 Stunden auf 115°C erwärmt. Es wird 5,25 Stunden
bei 115°C gerührt, wobei ein leichter N2-Strom übergeleitet wird. Dann
wird noch 0,75 Stunden unter Vakuum bei 65 hPa gerührt. Während der Kondensation
(6 Stunden) werden 1,5 g Destillat abgenommen. Nach beendeter Methanol-Abspaltung
wird der Ansatz unter Rühren auf 25 °C abgekühlt. Man erhält ein mit 2-Aminoethyl-3-aminopropyl-Seitenketten
funktionalisiertes Polysiloxan (Basen-N-Gehalt = 0,44 Gew.-%, Viskosität bei 20°C/100
s-1 = 140 mPas).
300 g des so hergestellten Aminopolysiloxans mit 0,44 Gew.-% Basen-N-Gehalt
werden bei 25°C vorgelegt und 18,5 g Maleinsäureanhydrid eingerührt. Die erhaltene
Suspension wird auf 65°C erwärmt und 1 Stunde bei 65°C gerührt. Dabei entsteht eine
klare Lösung. Das IR-Spektrum zeigt keine Anhydridbande bei 1850 cm-1.
Die Viskosität des Zwischenprodukts beträgt ca. 30000 mPas bei 100s-1
und 20°C. Der Ansatz wird dann auf 50-55°C abgekühlt. Unter intensivem Rühren werden
bei 55°C 10,6 g Triethylamin zudosiert. Der Ansatz wird bei 55°C noch 20 Minuten
nachgerührt, wobei die Viskosität allmählich ansteigt (Viskosität 20°C, D=10 s-1:
ca. 50000 mPas). Dann werden 100 g Isopropanol zugegeben und 30 Minuten bei 55°C
nachgerührt. Bei 50-55°C werden unter schnellem Rühren 550 g Wasser innerhalb von
3 Stunden zugepumpt.. Die erhaltene Dispersion wird bei 55°C und 140-250 hPa vom
Lösemittel befreit. Es werden 117,5 g Isopropanol-Wasser-Gemisch abdestilliert.
Man erhält eine weiße, feinteilige Emulsion. Unter diesen Bedingungen wird
während der Destillation kein Schaum beobachtet. Dann wird auf Raumtemperatur (≤30°C)
abgekühlt und über ein 20 µm-Sieb filtriert.
Beispiel 2Herstellung eines Silikon-basierten Hydrophobiermittels mit internem Emulgator
und wenig externem Emulgator
654,4 g Trimethylsilyl-terminiertes Polydimethylsiloxan (Viskosität
1000 mm2/s, 25°C) (Handelsprodukt: BAYSILONE® Öl M 1000) werden vorgelegt.
Dann werden 29,3 g 2-Aminoethyl-3-aminopropyl-methyl-dimethoxysilan (Dynasilan®
1411, Fa. Hüls) und anschließend 0,4 g Natronlauge (50 %ig) ggf. verdünnt
mit 5g Wasser zugegeben. Der Kesselinhalt wird im Verlauf von 2 Stunden auf 115°C
erwärmt. Es wird 6 Stunden bei 115°C gerührt, wobei ein leichter N2-Strom
übergeleitet wird. Dann wird noch 1 Stunde unter Vakuum bei 65 hPa gerührt. Während
der Kondensation (6 Stunden) werden 9,5 g Destillat abgenommen. Man erhält ein mit
2-Aminoethyl-3-aminopropyl-Seitenketten funktionalisiertes Polysiloxan (Basen-N-Gehalt
= 0,56 Gew.-%, Viskosität bei 20°C/100 s-1 = 104 mPas).
Das so hergestellte Aminopolysiloxan wird bei 55°C vorgelegt und mit
15,6 g Caprolacton und 130 g Ethylacetat versetzt. Dann werden 0,2 g Titantetrabutylat
oder Dibutylzinndilaurat und 10 g Ethylacetat zugegeben. Die Mischung wird 10 Stunden
bei ca. 75°C gerührt (im IR-Spektrum ist die Carbonyl-Bande des Lactons (bei 1722
cm-1 nicht mehr vorhanden). Dann wird das Ethylacetat abdestilliert (ca.
140 g). Nach Abkühlen auf 50°C werden 170 g Aceton und 26,9 g Bemsteinsäureanhydrid)
zugegeben und bei 65°C 2 Stunden gerührt (Anhydrid nicht mehr nachweisbar). Danach
werden unter Rühren 29,4 g Triethylamin zudosiert und noch 10 Minuten nachgerührt.
Dann werden 340 g Ethanol zugegeben. Bei 55°C werden unter schnellem Rühren 1200
g Wasser innerhalb von 3 Stunden zugepumpt. Nach Zugabe von 0,4 g Respumit S in
40 g Wasser werden 20 g eines Cyanamid-Polyharnstoff-Addukts, im folgenden als C-PUR
bezeichnet, als Emulgator zugegeben. Die erhaltene Dispersion wird bei 50°C und
140-250 hPa vom Lösemittel befreit (520 g Destillat) und über ein 20 µm-Sieb filtriert.
Man erhält eine weiße feinteilige Emulsion.
Gegebenenfalls wird während des Emulgiervorgangs oder danach mittels
eines Strahldispergators (Düsenprinzip), einer Durchflusszelle mit Ultraschall-Sonotrode
oder mittels eines High Shear-Mischers (Rotor-Stator-Prinzip) bzw. durch Verwendung
eines Hochdruckhomogenisators nachbehandelt, um die Teilchengröße der Emulsion
einzustellen.
Beschreibung der Herstellung des Cyanamid-Polyharnstoff Addukts, C-PUR,
für Beispiel 2
2240 g eines difunktionellen Hexandiolpolycarbonatdiols (OH-Zahl =
56), 82 g eines difunktionellen Propylenoxidpolyethers (OH-Zahl = 56) werden bei
120°C / 15 hPa entwässert. Bei 80°C werden 363 g 3,5-Bis-(6-isocyanatohexyl)-2,4,6-trioxo-tetrahydro-1,3,5-oxadiazin
(techn. Produkt, MG = 422,0), 67,2 g Hexa-methylendiisocyanat und 184,3 g Isophorondiisocyanat
zugegeben. Nach 3 Stunden bei 90°C wird das Prepolymer mit 6000 g Aceton verdünnt.
Zu dieser Lösung gibt man 18,0 g Ethylendiamin und 12,5 g Hydrazinhydrat in 300
g Wasser und rührt 15 Minuten bei 50°C nach. Danach wird eine Lösung von 33,6 g
Cyanamid in 400 g Wasser zugegeben. Weitere 20 Minuten später werden 80,7 g Triethylamin
zugegeben. Nach 45 Minuten ist die CO2-Entwicklung beendet. Der Ansatz
wird mit 6000 g Wasser verdünnt und anschließend das Aceton unter vermindertem
Druck abdestilliert. Es resultiert eine feinteilige Dispersion mit einer mittleren
Teilchengröße der dispersen Phase von ca. 95 nm, einem Feststoffgehalt von
32,5% und einer Auslaufviskosität von 12 Sekunden.
Die Zusammensetzung geeigneter Cyanamid-Polyadditionsprodukte ist,
wie das folgende Beispiel zeigt, nicht auf die bereits erwähnte Zusammensetzung
von C-PUR beschränkt. Ebenfalls geeignet ist ein Cyanamid-Polyadditions-Produkt,
bei dem analog C-PUR die Einsatzstoffe und -mengen variiert wurden:
Zu einer entwässerten Polyolmischung aus 157,1 g eines difunktionellen
Hexandiolpolycarbonatdiols (OH-Zahl = 56), 51,9 g eines difunktionellen auf Bisphenol
A gestarteten Propylenoxidpolyethers (OH-Zahl = 56), 0,86 g 2-Ethylhexanol werden
bei 60°C 32,5 g 3,5-Bis-(6-isocyanatohexyl)-2,4,6-trioxo-tetrahydro-1,3,5-oxadiazin
(techn. Produkt, MG = 422,0), 11,3 g Hexa-methylendiisocyanat und 29,7 g Isophorondiisocyanat
zugegeben.
Nach 3 Stunden bei 90-95°C wird das Prepolymer mit 663 g Aceton verdünnt.
Nach Erreichen eines NCO-Gehalts von 1,1 % wird bei 50-55°C eine Lösung von 1,43
g Hydrazinhydrat und 5,69 g Isophorondiamin in 42,1 g Wasser zugegeben und der Ansatz
15 Minuten bei 50°C nachgerührt. Danach werden 36,6 g einer 10%igen wässrigen Lösung
von Cyanamid zugegeben. Weitere 10 Minuten später werden 8,7 g Triethylamin zugegeben.
Nach 1 Stunde ist die CO2-Entwicklung beendet. Der Ansatz wird mit 632
g Wasser verdünnt und anschließend das Aceton unter vermindertem Druck abdestilliert.
Es resultiert eine feinteilige Dispersion mit einer mittleren Teilchengröße
der dispersen Phase von ca. 70 nm, einem Feststoffgehalt von 30 % und einer Viskosität
von ca. 10 mPas bei 20°C / 10 s-1.
Beispiel 3Herstellung eines Silikon-basierten Hydrophobiermittels (nicht anionisch)
mit externem Emulgator
100 g eines linearen Dimethylpolysiloxans mit seitenständigen 2-Aminoethylaminopropyl-Substituenten
und Trimethylsilyl-Endgruppe und/oder Dimethylsilyl-Methoxy-Endgruppe, gekennzeichnet
durch einen Basen-Stickstoff-Gehalt von 0,20 % sowie eine Viskosität von 650-700
mPas bei 20°C, werden bei 20°C mit 15,4 g eines Emulgators, z.B. Emulgator ASN (25%ig
in Wasser) der Bayer AG, 12,8 g Cyclohexanol oder Isobutanol und 0,3 g Essigsäure
verrührt. Dann werden inerhalb von 30 Minuten 180 g Wasser zudosiert.
Man erhält eine transparente Emulsion
Konzentration: 35%
pH-Wert: 6,9
Teilchengröße: < 100 nm
Viskosität: < 50 mPas
Beispiel 4Fettungsmittel auf Lösungsmittelbasis
400 g einer Mischung aus Klauenöl und Pflanzenöl im Verhältnis 2:1
wird in 500 g Isopropanol gelöst. Zur Lösung werden 30g PVA 40/98 sowie 70g einer
ethoxylierten Fettsäure gegeben.
Beim Einrühren in Wasser erhält man eine stabile Emulsion des Fettungsmittels.
Beispiel 5Fettungsmittel auf Basis eines Mineralöls
Eine Mischung aus 300 g Mineralöl, Viskosität 100 mPas, 80 g eines
neutralisierten Acrylsäure/Stearylmethacrylat-Kopolymers und 620 g Wasser werden
mittels eines Dissolvers vermengt. Durch Hochdruckdispergierung bei 700 bar wird
eine stabile Emulsion mit Teilchengröße < 200 nm erzeugt.
Beispiel 6Fettungsmittel auf Basis eines Fischöls
Gereinigtes Fischöl und Wasser werden im Verhältnis von 1:3 mittels
Strahldispergator zu einer Emulsion mit Teilchengröße < 100 nm verarbeitet.
Die Emulsion wird durch Zugabe von 10 % Acrylsäure/Methacrylsäure/ Ethylhexylmethacrylat-copolymer
sowie 2 % PVA 26/88 stabilisiert.
Beispiel 7
Gerbprozess A, Gerbung mit Eisensalzen unter Verwendung eines Fettungsmittels.
Ausgangsprodukt gespaltene Rindsblöße, 3,0 mm. Alle Mengenangaben beziehen
sich auf Blößengewicht.
Gerbprozess B Gerbung mit Eisensalzen ohne Verwendung eines Fettungsmittels;
Ausgangsprodukt gespaltene Rindsblöße, 4,5 mm. Alle Mengenangaben beziehen
sich auf Blößengewicht.
Nachgerbprozess A, Herstellung eines wasserdichten Sattelleders Stärke
3.5 - 4 mm ausgehend von Beispiel 7; alle Einsatzmengen beziehen sich auf Falzgewicht.
Nachgerbprozess B, Herstellung eines Spalt-Schuhoberleders Dicke 1.3
- 1.5 mm basierend auf Gerbung analog zu Gerbprozess A; alle Einsatzmengen beziehen
sich auf Falzgewicht.
Nachgerbprozess B, Herstellung eines Schafs-Bekleidungsleders 0.8
mm basierend auf Gerbung analog zu Gerbprozess A; alle Einsatzmengen beziehen sich
auf Falzgewicht.
Chromfreies Leder mit einer Wasserdichtigkeit gemessen als Penetrationszeit
gemäß DIN 53338 von wenigstens 30 min.
Chromfreies Leder gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Penetrationszeit gemäß DIN 53338 wenigstens 2 Stunden beträgt.
Chromfreies Leder nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch
gekennzeichnet, das es einen Fe-Gehalt von 1 bis 6 Gew.-% bezogen auf Trockengewicht,
bestimmt nach Veraschung, besitzt.
Chromfreies Leder nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch
gekennzeichnet, dass es einen Si-Gehalt von wenigstens 0.2 Gew.-%, bevorzugt
wenigstens 1,0 Gew.-%, bezogen auf Trockengewicht, bestimmt als Silikat nach Veraschung,
besitzt.
Chromfreies Leder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Leder
ein Silikon, insbesondere Silikon mit Polysiloxankette, enthält.
Chromfreies Leder nach wenigstens einem der vorgehenden Ansprüche,dadurch
gekennzeichnet, dass die Wasserdampfdurchlässigkeit gemessen nach DIN 53333
größer als 0,8 mg/cm2h, insbesondere größer als 2 mg/cm2h
beträgt.
Verwendung von Silikonen als Hydrophobiermittel für chromfrei gegerbtes Leder.
Verwendung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Silikon
ein solches verwendet wird, das
a) selbstemulgierend in Wasser ist und ionisch pH-sensitive Gruppen besitzt
und/oder
b) in Kombination mit einem Emulgator eingesetzt wird, wobei der Emulgator ionische
pH-sensitive Gruppen besitzt.
Verfahren zur Herstellung von chromfreien Ledern gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass man chromfrei-gegerbtes Leder gegebenenfalls
nachgerbt und mittels eines Hydrophobiermittels behandelt.
Verfahren zur Herstellung von chromfreien Ledern gemäß Anspruch 9,dadurch
gekennzeichnet, dass man ein eisengegerbtes Leder gegebenenfalls nachgerbt und
dann mittels eines Hydrophobiermittels, insbesondere mittels eines Silikons behandelt.
Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass man die
zu gerbende Blöße vor der Eisengerbung sauer vorbehandelt, insbesondere mit
einer organischen Di- oder Polycarbonsäure.
Verwendung von Ledern gemäß Anspruch 1 als Bezugsstoffe in der Automobilindustrie,
als Oberleder in der Schuhindustrie, als Täschnerleder oder als Sattelleder.