Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbundmaterial enthaltend mindestens ein organisches Fasermaterial und mindestens ein Bindemittel, wobei das Bindemittel aus Naturlatex ausgewählt ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials sowie eine Verwendung des Verbundmaterials.

Im Stand der Technik sind zahlreiche Verbundmaterialien bekannt. Dabei basieren die Verbundmaterialien auf tierischem Ausgangsmaterial und auf Bindemitteln. Aufgrund des hohen Bedarfs dieser Verbundmaterialien in vielen Bereichen der Industrie und/oder des alltäglichen Lebens kommt es hierdurch zwingend auch zu einer enormen Menge an Abfallstoffen. Das ist problematisch, da insbesondere die synthetischen Zusatzstoffe, beispielsweise synthetische Polymere, auf Erdöl basieren und ein solches Produkt weder aus natürlichen Rohstoffen besteht noch auf einfachem Weg abbaubar ist.

Abgesehen davon werden zudem häufig tierische Materialien in Form von Fasern für im Stand der Technik verwendete Verbundmaterialien eingesetzt. Jedoch wird auch hiervon Seiten der Verbraucher zunehmend ein veganes Produkt, d. h. ein Produkt, welches nachhaltig und frei von tierischen Materialien ist, gewünscht.

Aufgrund der vielseitigen Verwendung von Verbundmaterialien besteht daher ein zunehmender Bedarf, diese aus nachwachsenden Rohstoffen, insbesondere auch vegan und mit natürlichen Bindersystemen, herzustellen. Bei der Herstellung der Verbundmaterialien ist es dennoch gewünscht, diese effizient zu produzieren.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verbundmaterial bereitzustellen, welches aus natürlichen Komponenten hergestellt ist, biologisch abbaubar ist und/oder Anforderungen an die Nachhaltigkeit erfüllt.

Diese Aufgabe wird zum einen durch ein Verbundmaterial gemäß Patentanspruch 1 sowie durch Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach den Ansprüchen 11 bis 13 (im Folgenden auch „Herstellungsverfahren“ genannt), ein Verfahren zur Oberflächenbeschichtung eines Gegenstands gemäß Anspruch 15 sowie ein Verbundmaterial zur Verwendung gemäß Anspruch 16 gelöst. Ein erfindungsgemäßes Verbundmaterial umfasst in seiner einfachsten Ausführungsform a) mindestens ein organisches, pflanzliches, Fasermaterial oder ein Gemisch aus zwei oder mehr organischen, pflanzlichen, Fasermaterialien, wobei das organische, pflanzliche, Fasermaterial oder das Gemisch aus zwei oder mehr organischen, pflanzlichen, Fasermaterialien bevorzugt einen Anteil von mindestens 40 Gew.-%, besonders bevorzugt von mindestens 50 Gew.-%, insbesondere von mindestens 60 Gew.-%, und/oder von höchstens 90 Gew.-%, insbesondere von höchstens 80 Gew.-%, in dem Verbundmaterial aufweist, und b) mindestens ein Bindemittel, wobei das Bindemittel aus zumindest einem Naturlatex ausgewählt ist, und wobei das Bindemittel bevorzugt einen Anteil von mindestens 10 Gew.-%, insbesondere von mindestens 25 Gew.-%, und/oder von höchstens 50 Gew.-%, insbesondere von höchstens 40 Gew.-%, in dem Verbundmaterial aufweist.

Die vorliegend genannten Gehaltsangaben für die Komponenten des Verbundmaterials (in Gewichtsprozent: Gew.-%) beziehen sich, sofern nicht anders vermerkt, auf das Gesamtgewicht des Verbundmaterials.

Unter der Bezeichnung „Verbundmaterial“ oder „Verbundwerkstoff“ ist ein Verbundwerkstoff oder Kompositwerkstoff (kurz Komposit oder Compound) bzw. ein Material aus zwei oder mehr verbundenen Materialien zu verstehen, der auch vorliegend als Mehrphasen- oder Mischwerkstoff bezeichnet wird und aus zumindest zwei Hauptkomponenten besteht: aus den das Verbundmaterial verstärkenden Fasern sowie einem Bindemittel, welches die Fasern als Füll- und/oder Klebstoff einbettet. Durch gegenseitige Wechselwirkungen der beiden Komponenten kann der Gesamtwerkstoff vorteilhaft höherwertige Eigenschaften als jede der beiden beteiligten Komponenten selbst bilden.

Ein Verbundmaterial kann beispielsweise ein aus einem flächigen Gebilde aus Fasern und Bindemitteln hergestellter Faserwerkstoff sein. Dabei handelt es sich häufig um pflanzliche Fasern und/oder tierischen Fasern, welche gemeinsam mit den Bindemitteln verbunden werden. Das Verbundmaterial besitzt dabei andere Werkstoffeigenschaften als seine einzelnen Komponenten. Für die Eigenschaften des Verbundmaterials sind im Wesentlichen stoffliche Eigenschaften der Komponenten von Bedeutung. Als organisches Fasermaterial ist prinzipiell jedes Fasermaterial geeignet, welches dem Verbundmaterial die gewünschten Eigenschaften, wie beispielsweise eine bestimmte Haptik oder Optik, verleiht.

Unter der Bezeichnung „organisches Fasermaterial“ ist vorliegend ein Fasermaterial, d. h. ein lineares, elementares Gebilde, das aus einem Faserstoff besteht und dessen zumindest äußere Faserform im Wesentlichen eine Längsform aufweist und welches zumindest eine organische Komponente umfasst, zu verstehen. Hierunter werden sowohl natürlich gewonnene oder natürlich gewinnbare Fasern verstanden, solange diese auf organischer Basis beruhen. D. h. das organische Fasermaterial kann bereits in der Natur in faserförmigem Zustand Vorkommen. Optional kann jedoch auch ein Behandlungsschritt zur Überführung in eine faserige Struktur bevorzugt werden. Unter den natürlichen Materialien sind hierfür prinzipiell sowohl pflanzliche als auch tierische organische Fasermaterialien geeignet. Bevorzugt ist jedoch pflanzliches Fasermaterial.

Erfindungsgemäß enthält das Verbundmaterial mindestens ein organisches, bevorzugt pflanzliches, Fasermaterial oder ein Gemisch aus zwei oder mehr organischen, bevorzugt pflanzlichen, Fasermaterialien, wobei das organische, bevorzugt pflanzliche, Fasermaterial oder das Gemisch aus zwei oder mehr organischen, bevorzugt pflanzlichen, Fasermaterialien vorzugsweise einen Anteil von mindestens 40 Gew.-%, insbesondere von mindestens 50 Gew.-%, aufweist. Ein solches Material enthält vorteilhaft einen geringen Anteil an organischem Material bzw. einen hohen Anteil an Binder, wodurch ein Verbundmaterial mit einer höheren Reißfestigkeit erhalten werden kann.

Höchstens enthält ein erfindungsgemäßes Verbundmaterial 90 Gew.-%, insbesondere höchstens 80 Gew.-%, des zumindest eine organischen, bevorzugt pflanzlichen, Fasermaterial. Ein solches erfindungsgemäßes organisches, bevorzugt pflanzliches, Fasermaterial ermöglicht vorteilhaft ein steifes Material, welches als Versteifungsmaterial von beispielsweise Taschen eingesetzt werden kann.

Des Weiteren enthält das erfindungsgemäße Verbundmaterial ein Bindemittel. Die Bezeichnung "Bindemittel" steht vorliegend im Wesentlichen für den Anteil des Naturlatex, unabhängig davon, aus wie vielen Bestandteilen dieser besteht und wie viele verschiedene Zubereitungen dieser umfasst. Naturlatex ist ein Material, das durch das Zapfen des Gummibaumsaftes und aufkonzentrieren entsteht. Naturkautschuk (umgangssprachlich auch Kautschuk genannt) wird auch als Gummi elasticum oder Resina elastica bezeichnet und ist ein gummiartiger Stoff im Milchsaft von Kautschukpflanzen, der aus nachwachsenden Naturmaterialien umweltfreundlich gewonnen werden kann. Die elastischen Polymere des Naturlatex bestehen aus polymerisierten Isopreneinheiten von extrem einheitlicher Struktur mit einer außerordentlich hohen Molmasse (> 2 x 10 ⁵ g/mol) sowie einem cis-1,4-Gehalt von über 95%.

Im Gegensatz zu synthetisch hergestelltem Kautschuk benötigt Naturlatex vorteilhaft keine Komponenten, welche auf Erdöl basieren. Der Naturlatex ermöglicht dadurch, dass das Bindemittel bzw. das Verbundmaterial aus rein natürlichen, nicht auf Erdöl basierenden, Rohstoffen hergestellt werden kann. Es handelt sich zudem um einen Rohstoff, der besonders langlebig, atmungsaktiv und antibakteriell ist.

Erfindungsgemäß liegt der Anteil des Naturlatex im Verbundmaterial bei mindestens 10 Gew.-%, insbesondere bei mindestens 25 Gew.-%. Höchstens liegt der Anteil des Naturlatex im Verbundmaterial bei 50 Gew.-%, insbesondere bei höchstens 40 Gew.-%. Ein solcher Anteil an Naturlatex verleiht dem Verbundmaterial eine Weichheit und Strapazierfähigkeit. Vorteilhaft ist hierdurch gewährleistet, dass die Weichheit sowohl bei niedrigen Temperaturen (beispielsweise bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt (-20°C)) als auch bei hohen Temperaturen (beispielsweise bei über 50 °C) gleichbleibend ist. D. h. die Weichheit des Verbundmaterials ist temperaturunabhängig. Aufgrund der Strapazierfähigkeit als auch der Langlebigkeit des Rohstoffes wird zudem ein stabiles und beständiges Verbundmaterial bereitgestellt.

Vorteilhaft trägt der Anteil an Naturlatex dazu bei, dass sich das Produkt problemlos verformen lässt und somit sehr flexibel ist, was aufgrund der vielseitigen Verwendung von Verbundmaterialien von großem Vorteil ist.

Des Weiteren ermöglicht die vorliegende Erfindung, lediglich ein Bindemittel einzusetzen, nämlich lediglich Naturlatex, so dass auf die Verwendung von weiteren Komponenten vorteilhaft verzichtet werden kann.

Dies schließt jedoch nicht aus, dass das Bindemittel prinzipiell auch weitere Komponenten umfasst, welche beispielsweise auch aus Biopolymeren ausgewählt sein können. Unter der Bezeichnung „Biopolymer“ wird dabei ein Polymer verstanden, welches im Wesentlichen biologischen Ursprungs ist und dessen Anteil an synthetischen Komponenten nicht mehr als 20 Gew.-%, bevorzugt nicht mehr als 10 Gew.-%, beträgt. Der Begriff „Biopolymer“ schließt dabei nicht aus, dass das Biopolymer ferner Prozesse zu dessen Aufbereitung und Aufreinigung durchlaufen kann.

Des Weiteren ist auch ein geringer Anteil eines synthetischen Polymers und/oder eines synthetischen Latex in dem Bindemittel nicht ausgeschlossen, wobei ein solcher Anteil bei bis zu 20 Gew.-%, bevorzugt bei bis zu 15 Gew.-%, des gesamten Anteils des Bindemittels liegen kann.

Des Weiteren umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials mit den folgenden Schritten: i) Bereitstellen eines organischen, pflanzlichen, Fasermaterials oder eines Gemisches aus zwei oder mehr organischen, pflanzlichen, Fasermaterialien, ii) Zerfasern des organischen, pflanzlichen, Fasermaterials bzw. des Gemisches aus zwei oder mehr organischen, pflanzlichen, Fasermaterialien, iii) nachfolgendes Mischen der Komponenten aus Schritt ii) mit einem Bindemittel zum Erhalt einer Dispersion, wobei das Bindemittel aus zumindest einem Naturlatex ausgewählt ist, iv) optional Zugabe zumindest eines Biopolymers und/oder eines synthetischen Polymers, v) optional Zugabe einer wässrigen Lösung eines Aluminium- und/oder eines Kupfersalzes oder einer organischen Säure (Ameisensäure oder Essigsäure) zu der Dispersion aus Schritt iii) bzw. gegebenenfalls aus Schritt iv), vi) optional Entwässern der Mischung aus Schritt v), vii) optional Trocknen der Mischung aus Schritt v) oder vi).

Die Bereitstellung eines organischen, pflanzlichen, Fasermaterials oder eines Gemischs aus zwei oder mehr organischen, pflanzlichen, Fasermaterialien kann dabei prinzipiell so erfolgen, dass dieses als entsprechend gefertigtes Material bezogen oder auch selbst angefertigt wird.

Prinzipiell können in dem erfindungsgemäßen Verfahren sowohl tierische als auch pflanzliche Fasermaterialien eingesetzt werden. Ein bevorzugtes Verfahren verwendet jedoch pflanzliches Fasermaterial, wobei das pflanzliche Fasermaterial insbesondere gebrauchtes und/oder recyceltes pflanzliches Fasermaterial umfassen kann. Die Zurichtung der pflanzlichen Fasern umfasst hierbei Arbeitsschritte, die die Oberflächenoptik des Verbundmaterials gestalten und dessen Oberflächeneigenschaften beeinflussen können. Zumeist handelt es sich bei der Zurichtung um die Farbgestaltung der Oberflächenfärbung, aber auch um die Imprägnierung, Wachszurichtung oder um mechanische Bearbeitungsschritte wie das Bügeln oder Prägen des organischen Fasermaterials. Die Zubereitung beschreibt vorhergehende Arbeitsschritte in den dafür vorhergesehenen Herstellungsorten.

Zunächst wird das organische pflanzliche Fasermaterial zerfasert. Ein solches Zerfasern kann, in Abhängigkeit des gewünschten Produkts, entweder trocken oder nass erfolgen. Bevorzugt erfolgt das Zerfasern bei weichen, wenig verholzten pflanzlichen Fasermaterialien trocken.

Für die trockene Zerfaserung wird das Fasermaterial mittels einer Mühle, beispielsweise einer Pralltellermühle, zerfasert. Eine solche trockene Zerfaserung ermöglicht vorteilhaft die Herstellung eines weichen Verbundmaterials. Zudem ermöglicht ein solches Verfahren eine Herstellung des Verbundmaterials unter nur geringem Wasserverbrauch.

Anschließend wird das zerfaserte Material in einer wässrigen Lösung bzw. Flüssigkeit eingeweicht, beispielsweise in einem Verhältnis von 5 % Fasermaterial und 95 % Wasser, bevorzugt von 4 Gew.-% Fasermaterial und 96 Gew.-% Wasser.

Bei harten bzw. zum Teil verholzten Fasern wird das bevorzugt tierische Fasermaterial mit Hilfe von beispielsweise Messermühlen zunächst trocken auf eine bevorzugte Faserlänge von ca. 0,1 - 8 mm zerkleinert und im Anschluss in einer wässrigen Lösung bzw. Flüssigkeit nass zerfasert (beispielsweise in einem Verhältnis von 5 % Fasermaterial und 95 % Wasser, bevorzugt von 4 Gew.-% Fasermaterial und 96 Gew.-% Wasser). Eine solche nasse Zerfaserung kann beispielsweise mittels Scheibenrefinern erfolgen. Diese härteren pflanzlichen Fasermaterialen resultieren in einem etwas härteren Verbundmaterial.

Erfindungsgemäß ist es zudem vorteilhaft, dass die Weichheit bzw. Festigkeit des Verbundmaterials individuell einstellbar ist. Dies ist abhängig von dem Mischungsverhältnis zwischen dem trockenen und dem nassen Fasermaterial. Beispielsweise ergibt die Verwendung von 100 % trockenem Fasermaterial vorteilhaft ein sehr weiches Produkt, welches für Handtaschen-, Schuh- oder Bekleidungsmaterial, aber auch in der Automobilindustrie verwendet werden kann. Hingegen ergibt die Verwendung von 100 % nassem Fasermaterial ein sehr festes Produkt, welches beispielsweise für Schuhsohlen, Tascheninnenwände, Wandverkleidungen, verwendet wird.

Insofern ein pflanzliches Fasermaterial eingesetzt wird, wird dieses im Anschluss an das Zerfasern vorteilhaft mit einem kationischen, niedermolekularen Polymer und/oder einer quartären Ammoniumverbindung (pH bevorzugt 4 bis 7) versehen. Hierdurch wird das Zeta- Potential vorteilhaft so eingestellt, dass das organische Fasermaterial in neutraler oder leicht kationischer Form vorliegt, nicht jedoch anionisch. Unter dem Zeta-Potential ist dabei das elektrische Potential an der Abscherschicht eines bewegten Partikels in einer Suspension zu verstehen.

Aufgrund der ungeordneten Anlagerungen der Ionen des kationischen Polymers bzw. der quartären Ammoniumverbindung um die Faseroberflächen des organischen Fasermaterials werden hierdurch alle Partikelladungen des organischen Fasermaterials durch Ionen des Suspensionsmediums, also durch die Ionen des Polymers bzw. der quartären Ammoniumverbindung, kompensiert. Dies führt dazu, dass die Oberflächen des organischen Fasermaterials neutral bzw. leicht kationisch geladen vorliegen. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, eine stabile Verbindung des organischen Fasermaterials mit dem anionischen Bindemittel zu erhalten.

Der Anteil des kationischen Polymers bzw. der quartären Ammoniumverbindung in dem fertigen Endprodukt, d. h. in dem entwässerten bzw. getrockneten Verbundmaterial, liegt vorteilhaft bei unter 1 Gew.-%, bevorzugt bei unter 0,5 Gew.-%. Ein solche Verbindung kann beispielsweise aus einem quartären Polyalkylamin ausgewählt sein und ist kommerziell unter der Bezeichnung Chupafloc LP 221 (Chupa Papierchemie GmbH, Wertingen, Deutschland) erhältlich.

Erfindungsgemäß ist das Bindemittel für die Herstellung des Verbundmaterials aus einem Naturlatex ausgewählt. Um den Stickstoffgehalt im Produkt und Abwasser möglichst gering zu halten, erfolgt dabei die Zugabe des Naturlatex zu dem organischen, pflanzlichen, Fasermaterial bevorzugt in einer ammoniakarmen Form.

Nachfolgend kann die Mischung bzw. Dispersion optional mit einer wässrigen Lösung von anorganischem Aluminium- und/oder Kupfersalz versetzt werden. Bevorzugt wird hierfür Aluminiumsulfat eingesetzt. Für Aluminum-freie Produkte kann eine organische Säure wie beispielsweise Ameisensäure oder Essigsäure verwendet werden. Die anorganischen Salze oder organischen Säuren werden dabei zum Ausfällen des Bindemittels eingesetzt. Im Laufe des Herstellverfahrens wird zumeist der größte Anteil des Metallsalzes mit der wässrigen Phase aus dem Verbundwerkstoff entfernt, ein geringer Rest kann jedoch im Verbundmaterial verbleiben. Vorteilhaft verbleiben bei der Verwendung von organischen Säuren keine Metallsalze im Material oder Abwasser.

In einem weiteren Schritt kann eine Entwässerung und Trocknung der Mischung erfolgen.

Die Mengen des organischen, bevorzugt pflanzlichen, Fasermaterials bzw. des Bindemittels werden dabei so bereitgestellt, dass diese nach Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundmaterials bevorzugt einen Anteil wie bereits oben erläutert ergeben.

Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verbundmaterial, wobei das Verbundmaterial nach dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren erhältlich ist.

Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Oberflächenbeschichtung eines Gegenstands, wobei ein erfindungsgemäßes Verbundmaterial und ein Gegenstand auf eine Temperatur oberhalb der Fließübergangsgrenze des Verbundmaterials erhitzt werden, das Verbundmaterial auf den Gegenstand aufgebracht wird, und der Gegenstand und das Verbundmaterial anschließend auf eine Temperatur unterhalb der Fließübergangsgrenze des Verbundmaterials abgekühlt werden.

Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen Verbundmaterials, vorzugsweise zur Profilummantelung von Wand-, Boden- und Deckenpaneelen, zur Oberflächenbeschichtung von Möbelfronten mit oder ohne Innenradien, zur Kantenanleimung, insbesondere zur Oberflächenbeschichtung von Teilen in Innenräumen motorgetriebener Kraftwagen, zur Herstellung von Flugzeugsitzen oder Innenauskleidungen, insbesondere zur Herstellung von Textilien für Bekleidungs-, Schuh- und Taschenmaterial.

Insbesondere wird dabei das weiche Verbundmaterial, dessen Herstellungsprozess bereits erläutert wurde, für die Produktion von Textilien für beispielsweise Bekleidungs-, Schuh- und Taschenmaterial verwendet. Das im Gegenzug feste Verbundmaterial (dessen Herstellungsprozess ebenfalls oben erläutert wurde) wird bevorzugt für festere Produkte, wie beispielsweise Schuhsohlen, Tascheninnenwände (Verstärkungsmaterial), Wandverkleidungen, eingesetzt.

Das weiche Produkt lässt sich durch seine Elastizität auch über dreidimensionale Oberflächen ziehen und kann so beispielsweise konturgenauen Ein- und Ausformungen unterzogen werden, die durch Verklebung mit einem Träger formstabil erhalten bleiben. Dadurch, dass dieses Produkt durch den Einsatz von Naturlatex vorteilhaft nicht thermoplastisch ist, sind solche Verformungen nicht temperaturgebunden und können verformt werden, ohne auf die Verformungstemperatur zu achten.

So kann ein erfindungsgemäßes Verbundmaterial beispielsweise als Zierleistenoberfläche oder in Form diverser Applikationen auf diversen Trägermaterialen aufgebracht werden, wodurch eine sehr lebendige Optik bzw. ein individuelles Design des Innenraums von motorgetriebenen Kraftwagen erhalten werden kann.

Aufgrund des Gehalts an Naturlatex in dem erfindungsgemäßen Verbundmaterial kann ferner auch eine Verklebung des Verbundmaterials mit einem Futterstoff und/oder Obermaterial wie beispielsweise einem Vliesstoff erfolgen. Vorteilhaft ermöglicht eine Verklebung mit einem solchen Vliesstoff eine Verbesserung der Stichausreißfestigkeit, insbesondere im Hinblick auf ein Vernähen des vorteilhaften Verbundmaterials.

Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen und Ausführungsbeispielen bzw. Beschreibungsteilen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können und insbesondere auch einzelne Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele bzw. Varianten zu neuen Ausführungsbeispielen bzw. Varianten kombiniert werden können.

Wie bereits oben erläutert, enthält ein vorteilhaftes Verbundmaterial pflanzliche Fasern. Hierdurch kann das organische Fasermaterial aus rein veganen nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden. Pflanzenfasern sind in diesem Fall besonders nachhaltige Rohstoffe. Dies gilt umso mehr, wenn diese als Reststoff in einem Produktionsprozess anfallen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst ein vorteilhaftes Verbundmaterial einen Anteil von über 50 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 70 Gew.%, bevorzugt einen Anteil von mindestens 80 Gew.-%, besonders bevorzugt einen Anteil von mindestens 90 Gew.-%, insbesondere bevorzugt einen Anteil von mindestens 95 Gew.-%, am meisten bevorzugt von mindestens 99 Gew.-% an natürlichen Komponenten, d. h. an pflanzlichen und/oder tierischen Komponenten, besonders bevorzugt an veganen Komponenten, d. h. an Komponenten nicht tierischen Ursprungs.

Bevorzugte Pflanzenfasern sind dabei Fasern von Ananas, Banane, Baumwolle, Kapok, Jute, Kenaf, Ramie, Manila, Kokos, Sisal, Bastreste von Linde und/oder Eiche, Fasernessel, Flachsfasern und/oder Hanffasern, besonders bevorzugt von Ananas, Banane, Baumwolle, Bastreste von Linde und/oder Eiche, Fasernessel, Flachsfasern und/oder Hanffasern, insbesondere von Ananas, Banane, Baumwolle, Flachsfasern und/oder Hanffasern, insbesondere bevorzugt von Hanffasern.

Die Pflanzenfasern können hierbei prinzipiell aus jeder Art von Pflanze bzw. Pflanzenresten gewonnen werden. Ein solches Vorgehen ermöglicht letztlich auch die Auswahl von regionalen Rohstoffen, wie z. B. Hanffasern, um den CO2 Fußabdruck nachhaltig positiv zu beeinflussen.

In Abhängigkeit von den gewünschten optischen oder mechanischen Eigenschaften wird das organische Fasermaterial bevorzugtaufeine gestreckte Länge von etwa 0,1 bis 15 mm, bevorzugt von etwa 0,1 bis 8 mm, beispielsweise mittels einer Schneidmühle, zerkleinert.

Insofern die organischen Fasern aus Pflanzenfasern ausgewählt sind, liegt die Faserlänge bevorzugt bei mindestens etwa 0,5 mm, besonders bevorzugt bei mindestens etwa 1 mm, insbesondere bei mindestens etwa 3 mm. Höchstens liegt eine bevorzugte Faserlänge bei bis zu etwa 15 mm, besonders bevorzugt bei bis zu etwa 10 mm, insbesondere bei bis zu etwa 8 mm. Die Faserlänge wird dabei im gestreckten Zustand der Faser gemessen; je nach Ausgangsmaterial und Zerkleinerungsart kann es Vorkommen, dass die Faser ohne äußere Beeinflussung eine unregelmäßige, beispielsweise eine gekrümmte, Form einnimmt.

Neben dem vorteilhaften pflanzlichen Fasermaterial können ferner weitere Fasermaterialien zur Herstellung des Verbundmaterials dienen. Hierfür werden bevorzugt Kunststofffasern, tierische Fasern und/oder gebrauchte und/oder recycelte Stofffasern, besonders bevorzugt tierische Fasern und/oder gebrauchte und/oder recycelte Stofffasern, insbesondere gebrauchte und/oder recycelte Stofffasern. Solche gebrauchten und/oder recycelten Stofffasern enthalten vorteilhaft einen Mindestanteil von 80 Gew.-% pflanzlicher Faser, wie beispielsweise Baumwolle.

Die Bezeichnung „gebraucht“ steht vorliegend für „benutzt“ bzw. „nicht mehr unbenutzt“ bzw. „aus zweiter Hand stammend“. Ein solches gebrauchtes Material kann dabei auch Abfallmaterial umfassen und/oder gegebenenfalls Abnutzungsspuren aufweisen und kann, aber muss nicht zwingend funktionsfähig sein. Insbesondere handelt es sich vorliegend bei einem gebrauchten Material um ein Verbundmaterial, das vom Hersteller, Verkäufer oder einem Dritten bereits dessen gewöhnlicher Verwendung zugeführt wurde und gegebenenfalls mit einem Sachmangel behaftet sein kann. Es kann sich hierbei auch um Ausschussware oder übriggebliebene Ware handeln, die so nicht in den Verkauf gehen soll. Ebenfalls kann es sich hierbei um Ware handeln, welche beispielsweise als Abfall aus einem Produktionsprozess anfällt.

Unter der Bezeichnung „recycelt“ ist zu verstehen, dass ein Rohstoff wiederverwendet bzw. wiederverwertet oder wiederaufbereitet wird. Insbesondere kann ein solcher Rohstoff als Abfall eingestuft sein. Das bedeutet, dass Abfälle durch diverse Verwertungsverfahren zu Erzeugnissen, Materialien oder Stoffen entweder für den ursprünglichen Zweck oder für andere Zwecke aufbereitet werden. Unabhängig von deren ursprünglichen Zweck werden die Erzeugnisse, Materialien oder Stoffe vorliegend für den Zweck der Herstellung eines erfindungsgemäßen Verbundmaterials eingesetzt.

Geeignete Kunststofffasern können dabei aus Polymeren wie Cupro-, Viskose-, Modal-, Acetat-, Triacetat- oder Alginatfasern sowie Proteinfasern oder Gemischen aus zwei oder mehr der genannten Fasern ausgewählt sein. Als Beispiele für geeignete Fasern aus synthetischen Polymeren können Polyacryl-, Polymethacryl-, Polyvinylchlorid-, fluorhaltige Polymerfasern, Polyethylen-, Polypropylen-, Vinylacetat-, Polyacrylnitril-, Polyamid-, Polyester- oder Polyurethanfasern genannt werden.

Geeignete tierische Fasern umfassen Naturfasern wie Wolle, Haare oderSeide; gebrauchte und/oder recycelte Stofffasern können beispielsweise aus Filzstoff, Korkstoff, Leinenstoff, Papierstoff, Samtstoff, Jersey-Stoff, Lederstoff und/oder Jeansstoff und dergleichen erhalten werden. Die bevorzugten gebrauchten und/oder recycelten Stofffasern, die bei Textilproduktionen von beispielsweise Jeansstoff anfallen, sind hierbei besonders vorteilhaft.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verwendet daher ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterial gebrauchte und/oder recycelte Stofffasern, gebrauchte und/oder recycelte Kunststofffasern und/oder gebrauchte und/oder recycelte tierische Fasern.

Wie bereits oben erläutert, umfasst das erfindungsgemäße Verbundmaterial zumindest ein Bindemittel aus einem Naturlatex. Bevorzugt weisen die Polymereinheiten des Naturlatex eine molekulare Masse von mindestens etwa 250 000 Da, vorzugsweise von etwa 500000 Da, bevorzugt von mindestens etwa 1 000000 Da, insbesondere von mindestens etwa 1 500 000 Da, auf. Eine bevorzugte molekulare Masse der Polymereinheiten des Naturlatex liegt bei höchstens etwa 10 000 000 Da, besonders bevorzugt bei höchstens etwa 5 000 000 Da, insbesondere bei höchstens etwa 3 000 000 Da, insbesondere bevorzugt bei höchstens etwa 2 500 000 Da, am meisten bevorzugt bei höchstens etwa 2 000000 Da.

Die Bestimmung der molekularen Masse von Polymeren ist dem Fachmann prinzipiell bekannt und kann beispielsweise durch Gelpermeationschromatographie (GPC) ermittelt werden.

Wie bereits oben erläutert, kann ein Bindemittel neben dem vorteilhaften Naturlatex weitere Bindemittel enthalten. Hierfür werden bevorzugt Biopolymere, synthetische Polymere und/oder synthetische Latexe eingesetzt. Insofern neben dem Naturlatex weitere Bindemittel verwendet werden, weisen die Biopolymere, die synthetischen Polymere und/oder das synthetische Latex jedoch bevorzugt einen Anteil von höchstens 50 Gew.-% des gesamten Anteils des Bindemittels auf.

Bevorzugt weisen die Polymereinheiten eines solchen Polymers eine Mindestfilmbildetemperatur (MFT) von höchstens 5 °C, insbesondere von höchstens 0 °C, auf. Ein Polymer mit einer solchen Mindestfilmbildetemperatur verleiht dem Verbundmaterial vorteilhaft optimale elastische Eigenschaften und eine hohe Bruchsicherheit. Unter der Bezeichnung Mindestfilmbildetemperatur ist die niedrigste Temperatur zu verstehen, bei der eine dünne Schicht einer Polymerdispersion noch zu einem zusammenhängenden Film auftrocknet. Sie liegt nahe bei der Glasübergangstemperatur T _g des Polymeren und bestimmt mit der Filmbildung eine der wichtigsten anwendungstechnischen Eigenschaften einer Polymerdispersion. Eine Methode zur Bestimmung der Mindestfilmbildetemperatur ist dem Fachmann bekannt und kann beispielsweise nach DIN 53787 erfolgen.

Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung eines solchen Verbundmaterials berücksichtigt daher zusätzlich zu den bereits oben genannten Schritten den Zusatz eines oder mehrerer Biopolymere, synthetische Polymere und/oder synthetische Latexe.

In Abhängigkeit von der Verwendung des vorteilhaften Verbundmaterials können dessen Eigenschaften weiter modifiziert werden. So kann ein weiter bevorzugtes Verbundmaterial bis zu 20 Gew.-%, bevorzugt bis zu 10 Gew.-%, besonders bevorzugt bis zu 5 Gew.-%, insbesonders bis zu 2,5 Gew.-%, insbesonders bevorzugt bis zu 1 Gew.-%, einer oder mehrerer Komponenten aus der Gruppe umfassend anorganische Salze, Konservierungsmittel, Farbstoffe, natürliche und/oder synthetische Fette, Paraffine, natürliche und/oder synthetische Öle, Siliconöle, ionische und/oder nichtionische Tenside enthalten. Der genannte Anteil bezieht sich dabei auf das Endprodukt des Verbundmaterials, d. h. auf das entwässerte bzw. getrocknete Verbundmaterial.

Über die bereits eingangs erläuterte Verwendung des erfindungsgemäßen Verbundmaterials hinaus kann dieses prinzipiell zur Herstellung verschiedenstertformbarer Komponenten, wie beispielsweise formbaren Schuhkomponenten wie Hinterkappen und/oder Vorderkappen, Ummantelung von Gegenständen, wie beispielsweise Ummantelung von Boxen, Parfumbehältern und dergleichen, Lederauskleidungen von Behältern und Schatullen etc. eingesetzt werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das vorteilhafte Verbundmaterial einen thermisch aktivierbaren Klebstoff, vorzugsweise einen Schmelzklebstoff. Ein solcher thermisch aktivierbarer Klebstoff bzw. bevorzugter Schmelzklebstoff bildet nach Aktivierung bei einer Temperatur, bei welcher sich der Klebstoff bzw. der Schmelzklebstoff erweicht bzw. in den flüssigen Zustand übergeht, mit dem organischen Fasermaterial eine feste Verbindung und bzw. verklebt mit diesem vollflächig und beständig. Durch eine nachfolgende Abkühlung verfestigt sich der Klebstoff und bleibt so auch bei hoher mechanischer Belastung fest mit dem organischen Fasermaterial verbunden.

Unter der Bezeichnung „Schmelzklebstoff“ (auch Heißklebstoff, Heißkleber, Hotmelt oder Heißleim genannt) wird ein im Allgemeinen lösungsmittelfreier und bei Raumtemperatur mehr oder weniger fester Stoff verstanden, welcher sich im erwärmten Zustand bei dessen Schmelztemperatur verflüssigt und beim Abkühlen eine feste Verbindung, im vorliegenden Fall mit den organischen Fasern und gegebenenfalls weiteren Substanzen, welche sich in dem vorteilhaften Verbundwerkstoff befinden, bildet. Diese Gruppe von Klebstoffen basiert auf verschiedenen chemischen Rohstoffen. Bevorzugt liegt die Schmelztemperatur eines solchen Schmelzklebestoffs innerhalb der thermischen Verformungstemperatur des Verbundmaterials.

Der thermisch aktivierbare Klebstoff bzw. der bevorzugte Schmelzklebstoff kann dabei das Bindemittel selbst, d. h. der Naturlatex und ggf. weitere optionale Bindemittel, bilden. Alternativ kann der thermisch aktivierbare Klebstoff bzw. der Schmelzklebstoff auch aus einer anderen Substanz ausgewählt sein. Eine solche alternative Substanz kann beispielsweise aus der Gruppe von Polyamid, Polyethylen, Polyalphaolefin, Ethylenvinylacetat-Copolymeren, Polyester-Elastomeren, Copolyamid-Elastomeren, Vinylpyrrolidon/Vinylacetat-Copolymeren und dergleichen ausgewählt sein.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Ansprüchen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsform des beschriebenen Ausführungsbeispiels beschränkt ist, sondern durch den Umfang der beiliegenden Patentansprüche bestimmt ist. Insbesondere können die einzelnen Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführungsform in anderer Kombination als bei dem untenstehend angeführten Beispiel verwirklicht sein.

Beispiel

Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundmaterials:

Beispiel 1

Für die Herstellung des erfindunggemäßen veganen Verbundmaterials werden trockene pflanzliche Fasern wie z. B. Hanf, Sisal, Unters, Baumwolle verwendet. Wenn die Faserläge über 10 mm liegt, werden die Fasern trocken in sogenannten Schneidmessermühlen (Mühlen mit rotierenden und statischen Messern) zerkleinert und zwar zu einer Faserlänge unter 10 mm. Hierzu dient ein Sieb mit 1 cm ² m Lochung, welches in der Schneidmessermühle eingelegt ist und nur Fasern ausbläst, welche kleiner als 10 mm sind.

Bei gekräuselten Fasern werden diese nicht mehr weiter behandelt, sondern in Wasser eingeweicht und eine sogenannte Pulpe hergestellt (Suspension von Fasern in Wasser). Die glatten, ungekräuselte Fasern werden nochmals trocken zerfasert, und zwar in sogenannten Pralltellermühlen (z. B. REF 8, Pallmann, Zweibrücken, Deutschland), um eine Kräuselung zu erreichen. Ein solches zerfasertes Materiall wird vorteilhaft für die Herstellung von beispielsweise Taschenmaterial verwendet. Danach wird auch aus diesen Fasern eine Pulpe hergestellt.

Bei sehr harten, groben Fasern müssen diese Fasern ebenfalls zu 10 mm Länge vorzerkleinert werden und anschließend mit Scheibenrefinern (z. B. Asplund Scheibenrefiner, Valmet, Darmstadt, Deutschland) nass zerfasert werden. Ein solches Material kannn vorteilhaft als Versteifungsmaterial, beispielsweise für Schuhsohlen oder Tascheninnenmaterial, verwendet werden.

Die Pulpe (0,5 - 2 Gew.-% Faseranteil + 98 - 99,5 Gew.-% Wasser), die aus obigen Verfahren ensteht, wird mit einem Bindemittel versetzt (5 - 40 Gew.-% auf Faseranteil = bei 10.000 Liter Pulpe mit 2 Gew.-% Faseranteilt sind 200 kg Fasern enthalten; auf diese 200 kg werden 5 - 40 Gew.-% Bindemittel zugegeben) und dieses mit einem kationischen Produkt (z. B. Aluminiumsulfatlösung, Firma Ecolochem, 7-10 %ig, pH < 7) koaguliert und somit auf die Faser ausgefällt.

Bevorzugt wird das Zetapotential vor Zugabe des Bindemittels mit Hilfe einer quaternären Ammoniumverbindung (z. B. Chupafloc LP 221, Firma CHUPA) auf neutral oder kationisch eingestellt, um das anionische Bindemittel besser fixieren zu können.

Als Bindemittel wird Naturlatex hinzugefügt. Auf diese Weise kann ein vollständig natürliches Produkt mit einem weichen, geschmeidigen Material erzielt werden. Optional kann ein Biopolymer hinzugefügt werden. Des Weiteren kann optional ein oder mehrere synthetische, thermoplastische Bindemittel (wie beispielsweise Styren Butadien Rubber: SBR; Acrylate, Styrolacrylate, Nitril Butadien Rubber: NBR, Polyurethane, usw.) mit einem bevorzugten Anteil von bis zu 30 Gew.-%, besonders bevorzugt von bis zu 15 Gew.-% (des Endprodukts), hinzugefügt werden, wobei diese anionisch und koagulierbar sein müssen.

Der so gewonnene Faserbrei wird anschließend mit einer Langsiebentwässerungsmaschine (z. B. Firma Corsini oder Bellmer) entwässert, unter Zufuhr von Warmluft in einem Trockenkanal (z. B. Firma Dornier) getrocknet, in einem Walzwerk kalandriert und geschliffen (z. B. Aletti, Varese), und weiter veredelt. Die Veredelung kann beispielsweise durch Prägung auf der Oberfläche und Zurichtung mit Farbe erfolgen.

Beispiel 2:

Für die Herstellung des erfindunggemäßen veganen Verbundmaterials werden Jeansstoffe oder andere Textilien, welche mindestens 80 % pflanzliche Fasern enthalten (wie beispielsweise Baumwollfasern) zerschreddert, von Metallen befreit und anschließend in sogenannten Schneidmessermühlen (Mühlen mit rotierenden und statischen Messern) zu einer Faserlänge analog zu Beispiel 1 unter 10 mm zerkleinert.

Im Anschluss werden die Fasern mit Wasser versetzt und mit Scheibenrefinern nass zerfasert.

Die Pulpe, die aus obigem Verfahren ensteht (1 - 2 Gew.-% Faseranteil + 98 - 99 Gew.-% Wasser), wird mit einem Bindemittel versetzt (5 - 30 Gew.-% auf Faseranteil = bei 10.000 Liter Pulpe mit 2 Gew.- % Faseranteilt sind 200 kg Fasern enthalten; auf diese 200 kg werden 5 - 30 Gew.-% Bindermittel zugegeben) und dieses mit einem kationischen Produkt (z. B. Aluminiumsulfatlösung, Firma Ecolochem, 7-10 %ig, pH < 7) koaguliert und somit auf die Faser ausgefällt.

Bevorzugt wird das Zetapotential vor Zugabe des Bindemittels mit Hilfe einer quaternären Ammoniumverbindung (z. B. Chupafloc LP 221, Firma CHUPA) auf neutral oder kationisch eingestellt, um das anionische Bindemittel besser fixieren zu können. Als Bindemittel wird Naturlatex hinzugefügt. Auf diese Weise kann ein vollständig natürliches Produkt mit einem weichen, geschmeidigen Material erzielt werden. Optional kann ein Biopolymer hinzugefügt werden. Des Weiteren kann optional ein oder mehrere synthetische, thermoplastische Bindemittel (wie beispielsweise SBR; Acrylate, Styrolacrylate, NBR, Polyurethane, usw.) mit einem bevorzugten Anteil von bis zu 30 Gew.-%, besonders bevorzugt von bis zu 15 Gew.-% (des Endprodukts), hinzugefügt werden, wobei dieses anionisch (pH 6 bis 8) und koagulierbar sein muss.

Der so gewonnene Faserbrei wird anschließend mit einer Langsiebentwässerungsmaschine (Fa. Corsini) entwässert, unter Zufuhr von Warmluft in einem Trockenkanal (Fa. Dornier) getrocknet, in einem Walzwerk kalandriert (z. B. Aletti, Varese), geschliffen und weiter veredelt. Die Veredelung kann beispielsweise durch Prägung auf der Oberfläche und Zurichtung mit Farbe erfolgen.

Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließen die Begriffe „Bestandteil“ oder „Komponente“ nicht aus, dass diese aus mehreren zusammenwirkenden Teil-Komponenten bestehen können.