Einflussfaktoren auf die Dimensions- und Strukturstabilität von Leder unter wechselnden Klimabedingungen

BMWi IGF 20362 BR | Laufzeit: 10.2018 – 06.2021 Michaela Schröpfer, Anke Mondschein, FILK Freiberg
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  • Leder
  • Werkstoffcharakterisierung

Ausgangssituation

Leder ist während seines Gebrauchs permanent wechselnder Temperatur- und Feuchte ausgesetzt. Dabei können drastische Werte erreicht werden. Sowohl das Einwirken relativ hoher Temperaturen als auch der Wechsel von Feuchte und Temperatur führen zu temporären und permanenten Veränderungen des Leders, die die Gebrauchs­fähigkeit einschränken. Makroskopisch manifestieren sich die Struktur­änderungen als Dimensions­änderungen, Änderungen der Weichheit, der Biege­steifig­keit oder in Kraft­entwicklungen unter isometri­schen Bedingungen. Zu großen Problemen führt dies z. B. bei der Verwendung von Leder im Automobil­bereich, insbesondere beim Beziehen von form­stabilen Bauteilen (z. B. Instrumenten­tafeln). Bis heute fehlen systematische Untersuchungen zur Wirkung chemischer und physikalischer Einfluss­faktoren auf den Leder­schrumpf. Diese sind notwendig, um gezielt neue Technologien zur Herstellung schrumpf­optimierter Leder zu entwickeln.

Projektziel

Ziel des Projektes war die Untersuchung wesentlicher Einfluss­faktoren auf den Leder­schrumpf chrom­freier Leder, um den Leder­herstellern Werkzeuge für die Herstellung schrumpf­optimierter Leder zur Verfügung zu stellen.

Lösungsweg

Folgende Einzelschwerpunkte sollten untersucht werden:

  • Einfluss der Dynamik des Klimawechseltests, insbesondere der Einfluss der Feuchte

  • Einfluss der mechanischen Bearbeitung und Korrelation mit den physikalischen Kenngrößen des Leders

  • Einfluss der Nachgerbstoffe und Fettungsmittel

Bei der Untersuchung des Einflusses der Nach­gerb­stoffe und Fettungs­mittel sollte herausgefunden werden, ob es Korrelationen zu bestimmten chemischen Stoffklassen gibt, um daraus Hinweise für die Entwicklung gezielt schrumpf­mindernder Nach­gerb­stoffe und Fettungs­mittel zu erhalten.

Ergebnisse | Nutzen

1. Einfluss der Dynamik des Klimawechseltests auf den Lederschrumpf

Der Flächenschrumpf und die isometrischen Kräfte nach bzw. während des Klima­wechsel­tests werden stark von der relativen Luftfeuchte in den kalten Phasen des Klima­wechsel­tests beeinflusst. Bei gleicher Temperatur und Dauer unterscheiden sich die niedrigsten und die höchsten Werte um Faktor 6 bei chrom­freiem Leder und um Faktor 4 bei Chrom­leder. Die Abhängigkeit ist parabel­förmig, das Maximum des Schrumpfes liegt zwischen 40 – 70 % relativer Luft­feuchte. Der Schrumpf korreliert gut mit dem Denaturierungs­grad der Tripel­helix.

2. Einfluss der mechanischen Nachbearbeitung auf den Lederschrumpf

Je weicher die Leder, desto niedriger die isometrischen Kräfte während des Klima­wechsel­tests.

3. Einfluss der Lederhilfs­mittel auf den Leder­schrumpf von chrom­freien Ledern

a) Je höher der Vernetzungs­grad der Vorgerbung, desto höher der Leder­schrumpf und der Denaturierungs­grad der Tripelhelix

b) Nachgerbstoffe können den Leder­schrumpf und die molekulare Stabilität sehr stark beeinflussen. Tara und Syntane mit einem mittleren Gehalt an OH/SO3H-Gruppen führen zu niedrigem Leder­schrumpf, niedriger isometrischer Kraft­entwicklung und höherer molekularer Stabilität. Syntane mit hohem OH/SO3H-Verhältnis und alle anderen untersuchten vegetabilen Gerb­stoffe (Valonea, Kastanie, Quebracho und Mimosa) führen zu hohem Leder­schrumpf und erniedrigter molekularer Stabilität. Eine Systematik der Effekte, die mit der chemischen Klassifi­zierung der vegetabilen Gerb­stoffe korreliert, konnte nicht erkannt werden.

c) Fettungsmittel können die Effekte der Nach­gerb­stoffe gering­fügig wieder aufheben, sowohl beim Flächen­schrumpf als auch bei der molekularen Stabilität. Der Einfluss des Fettungs­mittels auf den Leder­schrumpf und die molekulare Stabilität ist aber eher gering, verglichen mit dem Einfluss der Nach­gerb­stoffe. Die Art des Fettungs­mittels hat ebenfalls wenig Einfluss auf den Leder­schrumpf.

   

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Danksagung

Das IGF-Vorhaben 20362 BR der Forschungs­vereinigung „Forschungs­gemeinschaft Leder e. V.“, Mainzer Landstr. 55, 60329 Frankfurt/Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der „Industriellen Gemein­schafts­forschung und -entwicklung (IGF)“ vom Bundes­ministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Wir bedanken uns für die gewährte Unterstützung.

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