Permanente metallsalzfreie Hydrophobierung für Leder

BMWi INNO-KOM-Ost MF 160008 | Laufzeit: 02.2017 – 07.2019 Anke Mondschein, FILK Freiberg
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AUSGANGSSITUATION

In der Leder­verarbeitung besteht zunehmend Interesse an chromfrei und schwermetall­salzfrei gegerbten Ledern. Leder werden derzeit mit Hilfe von carboxylat­haltigen synthetischen Polymeren hydro­phobiert, die durch mehrwertige Kationen (Cr-, Zr-, Al-Salze) in der Ledermatrix gefällt und gebunden werden. Dabei kommen auch perfluorierte Verbindungen zum Einsatz. Ohne den Einsatz der Metallsalze steht jedoch keine Hydro­phobierungs­methode zur Verfügung, die höchsten Ansprüchen genügt.

PROJEKTZIEL

Ziel des Projektes war, Möglich­keiten für eine fluorfreie und schwer­metall­­salzfreie „offene Hydro­pho­bierung“ zu untersuchen. „Offene Hydro­pho­bierung“ heißt, dass eine möglichst gleich­mäßige Verteilung des Hydro­pho­bierungs­­­mittels auf den Leder­­fasern über den Leder­­querschnitt erreicht wird. Durch die Hydro­­phobierung der Fasern wird eine übermäßige Beschwerung des Leders sowie eine Verringerung der Wasser­dampf­­durchlässigkeit vermieden. Zudem sollte getestet werden, ob mit dem „Hautpulver-Tablettentest“ eine Beurteilung der hydro­­pho­bierenden Wirkung als Schnelltest möglich ist.

LÖSUNGSWEG

Es wurde das Konzept verfolgt, durch Vernetzung von hydro­phobierenden Substanzen oder Bindung an die Kollagen­faser eine permanente Ausrüstung zu erzielen.

Zunächst wurde untersucht, ob sich der Hautpulver-Tablettentest als Schnellmethode für die Bewertung unter­schiedlicher Hydro­phobierungs­mittel eignet. Dabei wird Hautpulver mit den zu prüfenden Substanzen dispergiert und nach der entsprechenden Reaktionszeit abfiltriert und zu einer Tablette gepresst. Die getrocknete Tablette dient zur Prüfung der Wasser­tropfen­standzeit. Mit diesem Test wurden Emulsionen von Silikonölen, Aminosilikonen, Epoxyamino­silikonen, selbst­vernetzenden Silikonen und verschiedene Acrylat­dispersionen bewertet und verschiedene Vernetzungs­möglichkeiten zwischen Lederfaser und geeigneten Substanzen erprobt. Der Einfluss der Hydrophobier­mittel auf die Standzeit eines Wassertropfens auf Hautpulver wurde mit der Wirksamkeit der Hydrophobier­mittel in der Nass­zurichtung von Lederproben verglichen (Tropfenstandzeit, dynamische Prüfung der Wasserabweisung).

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ERGEBNISSE

Die Untersuchungen zeigten, dass sich der Hautpulver-Tablettentest nicht als Schnelltest für die hydro­phobierende Wirkung von neuen Substanzen für den Einsatz in der Ledernass­zurichtung eignet. Auf der Hautpulver­tablette konnten Wasser­tropfen­standzeiten von mehr als 8 Stunden für verschiedene Aminosilikone sowie Acrylat­copolymer­dispersionen mit tertiär verzweigten Seiten ketten erreicht werden. Dabei hing die Wirkung der Acrylat­dispersionen stark vom verwendeten Emulgator ab, auch wenn Stabilität und Teilchen­größen der Dispersionen vergleichbar waren. Die gefundenen Ergebnisse konnten jedoch nicht auf Leder übertragen werden.

Eine Hydro­phobierung von Leder konnte im Gegensatz zur Hydro­phobierung von Hautpulver nur durch Einsatz von Aluminium­salzen bzw. eines aluminium­salz­haltigen Produktes mit Zeolith erreicht werden. Der Einsatz eines Emulgators, der bei Haut­pulver zu sehr guten Resultaten für die Wasser­abweisung führte, erwies sich bei Leder als kontra­produktiv. Es wird angenommen, dass sich bei der Diffusion in die Ledermatrix andere Konzentrations­verhältnisse zwischen Emulgator und Acrylat einstellen, die zu den veränderten Ergebnissen führen.

Zudem konnte festgestellt werden, dass keine gleichmäßige Verteilung der Dispersionen in der Ledermatrix stattfand. Die nachträgliche Vernetzung der Acrylat­dispersionen mit Aziridin ergab bei den Haut­pulver­tabletten ebenfalls eine gute Wasser­abweisung. Bei der Behandlung von Ledern konnte durch die Vernetzung zwar der Anteil der mit Dichlormethan auswaschbaren Substanzen verringert werden, die Wasser­abweisung war jedoch unbefriedigend. Durch den bestimmenden Einfluss von Emulgator und Emulgator­konzentration ist die Entwicklung neuer wasser­abweisender Systeme nur bei genauer Kenntnis der Zusammen­setzung aller in der Nass­zurichtung eingesetzten Hilfsmittel möglich.

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DANKSAGUNG

Das Forschungs­vorhaben „Permanente metall­salzfreie Hydro­phobierung für Leder“, Reg.‐Nr.: MF160008 wurde anteilig vom Bundes­ministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages innerhalb des Förder­programms „FuE‐Förderung gemeinnütziger externer Industrie­forschungs­einrichtungen in Ost­deutschland – Modul Markt­orientierte Forschung und Entwicklung (MF)“ über den Projekt­träger EuroNorm GmbH gefördert. Wir bedanken uns für die gewährte Unterstützung.

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