Ein Veredelungsbetrieb hatte elf Jahre lang dieselbe DMF-basierte Nassstrecke laufen und bekam von der Restricted-Substances-Liste eines Schuhkunden die Vorgabe, innerhalb von acht Monaten auszusteigen. Man kaufte ein wasserbasiertes PU, verdünnte es wie die alte Paste, ließ die Ofeneinstellungen unverändert – und erhielt eine Base, die eine Woche lang ein Schwamm und in der nächsten eine Pappe war. Es war nicht das falsche Harz. Die Strecke war um das herum gebaut, was DMF tut, und als das wegfiel, beschrieb jede Einstellung, der die Anlagenfahrer vertrauten, einen Prozess, den es nicht mehr gab. Das ist die ehrliche Version des DMF-Ausstiegs: eine Maschinenumstellung, die zufällig mit einem Chemiewechsel einhergeht – nicht umgekehrt.
Was DMF auf Ihrer Strecke tatsächlich geleistet hat
In einer konventionellen Nassprozess-Base ist DMF kein Träger, der brav verdampft. Das PU wird darin gelöst, die Paste per Rakel auf das Vlies aufgetragen, und das Ganze geht in ein Wasserbad, in dem das Wasser den Platz mit dem DMF tauscht. Das Polymer fällt dabei aus, und die Mikroporenstruktur, die der Base ihre lederartige Kompressibilität verleiht, ist ein direktes Ergebnis davon, wie schnell dieser Austausch abläuft. Anschließend muss das Bad das DMF aus dem Wasser abtrennen und in eine Rektifikationskolonne zurückführen, denn Abluftbehandlung ist teuer und zunehmend nicht mehr erlaubt.
Daraus folgen zwei Konsequenzen, und beide übersieht man leicht, bis man drei Wochen im Versuch steckt. Erstens wurde Ihre Basenstruktur durch die Phaseninversionsgeschwindigkeit festgelegt, nicht allein durch das Harz – dasselbe Harz bei gleichem Feststoffgehalt kann je nach Badetemperatur und Flottenkonzentration zwei unterschiedliche Griffe ergeben. Zweitens floss ein großer Teil Ihres Energiebudgets in die Rückgewinnung eines Lösungsmittels – Geld, das Sie nun nicht mehr ausgeben –, und ein großer Teil davon wird künftig in die Verdampfung von Wasser fließen, also Geld, das Sie nun ausgeben. DMF siedet bei 153 °C, Wasser bei 100 °C. Das sieht nach einem Vorteil für die Umstellung aus, bis man bemerkt, wie viel mehr Wärme nötig ist, um ein Kilogramm Wasser aus einem Film zu treiben.
Die drei Fehler, die zuerst auftreten
Wir haben diese Abfolge auf genügend Kundenstrecken gesehen, dass wir sie inzwischen in dieser Reihenfolge erwarten.
- Hautbildung – und alles, was daraus folgt. Wasser verlässt den Oberflächenfilm und bildet eine Haut über einem nassen Kern. Der Kern gast weiter aus, die Haut bläst oder bekommt Nadelstiche, und in einem geschäumten System koaleszieren die Blasen, statt an Ort und Stelle zu erstarren. Das Erkennungsmerkmal ist eine Base, die in der Mitte unterhärtet ist und dennoch einen Oberflächen-Touch-Test besteht.
- Aufbau- und Griffdrift. Lösungsmittelsysteme tolerieren eine große Lücke zwischen dünner und dicker Beschichtung. Wasserbasierte Beschichtungen lesen das Substrat: Rakelspalt, Klingenverschleiß und Porosität des Trägergewebes beeinflussen die Trockenschichtdicke – und damit den Griff. Eine Strecke, die nach Gefühl eingestellt wurde, muss auf gemessene Gramm pro Quadratmeter eingestellt werden.
- Nass-in-nass-Haftung und Reibechtheit. Jede neue wasserbasierte Schicht löst die darunterliegende teilweise wieder an, denn der Träger ist Wasser und der darunterliegende Film noch nicht vollständig koalesziert. Farbe reibt ab, Zwischenschichthaftung zeigt sich im Flex-Test, und der Fehler tritt an der Presse des Kunden auf, nicht bei Ihnen.
Bevor es ein Rezepturproblem wird, ist das alles erst einmal ein Trocknungs- und Ablaufproblem. Wer Ofen und Auftragwerk in Ordnung bringt, dem verschwinden die meisten Beschwerden aus der Versuchsphase von selbst – deshalb sollte das erste Gespräch an einer neuen Linie auch um das Trocknungsprofil gehen und nicht um die Harzauswahl.
In der Reihenfolge vorgehen, in der das Risiko fällt
Der teuerste Fehler, den wir sehen, ist ein Werk, das zuerst die Grundierung umstellt. Beim Decklack wird eine wasserbasierte Type liefern, was Sie heute schon ausliefern, bei der geschäumten Grundierung wird sie das nicht – die untenstehenden Stufen sind deshalb danach geordnet, wie viel vom alten Prozess erhalten bleibt.
| Stufe | Was Sie ändern | Was Sie behalten | Akzeptabel, wenn |
|---|---|---|---|
| 1. Decklack / Finish | Nur das Harz; gleiche Rakel, gleiche Liniengeschwindigkeit | Haptik, Glanz, Farbe, Trocknungsprogramm | Rubfastness und Flexverhalten entsprechen dem Referenzmuster |
| 2. Mittel- und Grundierung | Harz, Festkörpergehalt und das Zeitfenster für die Zwischentrocknung | Substrat, Trägermaterial, Schichtaufbau | Die Zwischenschichthaftung übersteht 50.000 Biegezyklen |
| 3. Geschäumter Unterbau | Der komplette Formgebungsmechanismus, plus der Ofen | Praktisch nichts außer dem Gewebe | Zellstruktur, Komprimierbarkeit und Gewicht bleiben über drei aufeinanderfolgende Fässer konstant |
Stufe 1 ist eine Bestellung. Stufe 3 ist ein Projekt mit Budget und Zeitplan, und wenn Sie beides im selben Quartal versuchen, können Sie hinterher nicht sagen, welche Änderung den Fehler verursacht hat, den Sie gerade vor sich haben.
Den Ofen umbauen, nicht nur die Rezeptur
Unsere praktische Empfehlung: die Trocknung aufteilen in eine lange, schonende erste Zone mit hohem Luftdurchsatz und eine heißere Endzone, statt einer einzigen heißen Passage. Mehr Luft über einen nassen Film bei moderater Temperatur zu führen, transportiert deutlich mehr Wasser hinaus als eine gleich große Temperaturerhöhung, und das ohne die Haut zu bilden, die die Feuchtigkeit darunter einschließt. Die Feuchtigkeitskontrolle zahlt sich hier anders aus als je auf einer Lösemittellinie: die entfeuchtete Luft ist es, die es Ihnen erlaubt, die erste Zone so kühl zu fahren, dass sich keine Haut bildet.
Kalkulieren Sie den Verlust an Linien-Geschwindigkeit im ersten Durchgang ein. Auf einer Grundlinie planen wir lieber etwas Reales ein und holen es dann über Zonenzahl und Luftdurchsatz zurück, als eine 1:1-Geschwindigkeit zu versprechen und das Werk entdeckt die Lücke während eines Kunden-Audits. Die Wirtschaftlichkeit erholt sich meist: Sie kaufen kein DMF mehr, Sie betreiben keine Rektifikationskolonne mehr, Sie müssen die Emissionen nicht mehr genehmigen lassen, und die VOC-Story wird vor einem Marken-Auditor einfacher.
Welche Typen, und wo jeder an seine Grenzen stößt
Für die Zurichtung und die Mittelstriche greifen wir zuerst zu YT-612 und YT-613, beides siliconmodifizierte anionische aliphatische Dispersionen für Mittel- und Grundstrich auf Leder, beide deklariert frei von Formaldehyd, Nonylphenol, Schwermetallen, PAK und DMF. Sie liegen bei 35 ± 1 % Feststoff und pH 6,0–8,0 mit einer Wasseraufnahme von 4–5 % in 24 Stunden, und sie unterscheiden sich in der Steifheit, nicht in der Chemie: YT-613 ist der härtere, festere Film mit 6,0–8,0 MPa Modul und ≥ 20 MPa Zugfestigkeit bei ≥ 400 % Dehnung, während YT-612 4,0–6,0 MPa Modul, ≥ 15 MPa Zugfestigkeit und ≥ 500 % Dehnung liefert – für die Striche, die nachgeben statt zurückzudrücken. Beide sind niedrigviskos bei ≤ 300 mPa·s (30 °C), was auf dem Walzenauftrag ein Geschenk und auf dem vertikalen Messer ein Problem ist, bis man eindickt.
Für den selbstmattierenden Deckstrich auf dem fertigen Stück ist YT-X51 unser Ausgangspunkt: 30 ± 1 % Feststoff, 100–300 mPa·s bei 25 °C, ein ölig-glatter Griff mit gutem Black Haze, und er verträgt eine Einbrennung bis 240 °C, was zählt, wenn Ihre Linie aus anderen Gründen heiß läuft. Zwei ehrliche Einschränkungen. Es ist ein mittelweiches Harz, also nicht die Antwort, wenn ein Kunde einen trockenen, wachsigen Griff will, und als Dispersionsmedium ist entionisiertes Wasser mit NMP als Co-Lösemittel angegeben – wenn der Grund für Ihre Umstellung eine Marken-RSL ist, die beide Lösemittel nennt, prüfen Sie es gegen diese Liste, bevor Sie es spezifizieren. Vor dem Auftrag durch 150 Mesh filtern, ein Rat, der bei jedem wässrigen Deckstrich gilt.
Beim Grund wird die Diskussion härter. YT-1040 ist unsere anionische aromatische Dispersion für geschäumte und imprägnierte Gründe: 40 ± 2 % Feststoff, pH 7,0–9,0, 1,5–2,0 MPa bei 100 % Modul, 20–30 MPa Zugfestigkeit und 1000–1500 % Dehnung, mit guter Wasser- und Toluolbeständigkeit und, wichtiger, gleichmäßiger Feinschäumung mit weichem Griff und glatter Grundoberfläche. Der beschriebene Weg ist 20 %–50 % Füllstoff auf das gemessene Harz, 3 %–5 % Schäumungsmittel, auf das Zielverhältnis schäumen, Viskosität einstellen, beschichten und trocknen; für die Imprägnierung den Feststoff auf 10 % oder darunter senken und den Zyklus Imprägnieren-und-Trocknen mehrmals statt einmal fahren. YT-2540 spielt dieselbe strukturelle Rolle am günstigeren Ende, bei 40 ± 2 % Feststoff und pH 6,0–8,0 mit ≥ 5 MPa Zugfestigkeit und ≥ 500 % Dehnung, und nimmt Pulver gut auf, wenn man hart Füllstoff lädt, um ein Gewichtsziel zu treffen. Seine Zugfestigkeit ist ein Bruchteil der von YT-1040, deshalb halten wir es aus allem heraus, was stark gebogen wird.
Die vollständigen Zahlen für die Grundsorten stehen im Technisches Datenblatt YT-1040, und das komplette Sortiment an wässrigen Polyurethan-Dispersionen finden Sie an einer Stelle, wenn Sie über diese fünf hinausschauen wollen.
Wo Wasserlack noch verliert
Eine geschäumte wässrige Basis gibt die exakte Kompressionskurve einer DMF-koagulierten derzeit nicht wieder – das sagen wir lieber offen, als dass Sie es am Handmuster einer Marke selbst herausfinden. Was sie sehr wohl trifft, sind Abrieb- und Flexbeständigkeit, vorausgesetzt, die Zwischentrocknung zwischen den Schichten wird eingehalten und Sie vernetzen. Diese Voraussetzung ist alles andere als Nebensache. Wässrige Filme sind anfällig für genau die zwei Dinge, die ein Kunstleder aushalten muss: Dauerbiegebeanspruchung an einer Grenzfläche, die zwischen den Aufträgen nie ganz durchgetrocknet ist, und eine Rubfastheits-Anforderung, die ein Film erfüllen soll, der unter Pigmentpaste wieder aufemulgiert. Beides löst man üblicherweise durch Zumischen eines Vernetzers aus unserer Vernetzerserie – und das ist billiger als ein durchgefallenes Audit.
Prüfen Sie es, bevor Sie eine Produktionscharge festlegen – und zwar an Mustern, die durch Ihren eigenen Ofen gelaufen sind, nicht durch einen Labortrockner, denn die Trocknungshistorie macht den Großteil des Ergebnisses aus. Konditionieren und testen Sie bei definierter Atmosphäre nach ISO 291 , damit Ihre Werte und die Ihres Kunden dasselbe Muster beschreiben. Dann fahren Sie Flexbeständigkeit, Nass- und Trockenrubfastheit, Abrieb, Wasserdampfdurchlässigkeit, falls die Spezifikation sie verlangt, und eine Restlösemittelbestimmung an allem, was Sie noch als low-VOC bezeichnen.
Wenn Sie unter einer RSL-Frist stehen und nicht sagen können, welche Ihrer vier Schichten tatsächlich blockiert, schicken Sie uns den Schichtaufbau, das Ofenprofil und das Handziel. Unser Anwendungslabor fährt Ihr eigenes Vlies gegen diese Basisqualitäten und schickt Ihnen die Muster zurück – so fällt die Entscheidung auf Ihrem Substrat statt auf unserem Datenblatt. Die Qualitäten, die wir für diese Aufgabe am Lager halten, sind auf der Anwendungsseite Kunstleder aufgeführt, und wenn Sie das Marktbild vor dem technischen Bild wollen, wie sich die Lieferkette von DMF weg bewegt hat behandelt, warum die Frist kam. Und Sie können unser Anwendungslabor fragen direkt.
Häufig gestellte Fragen
Kann ich eine wasserbasierte PU in meine bestehende DMF-Nasslinie einbringen, ohne etwas zu ändern?
In ein Nassbad nicht, nein. Das Bad funktioniert, indem DMF und Wasser die Plätze tauschen, um das Polymer auszufällen, und eine wasserbasierte Dispersion hat kein DMF zum Tauschen; sie ist bereits im Wasser dispergiert. Der Decklack und die Mittelschichten sind die Schichten, bei denen ein Drop-in wirklich realistisch ist, und deshalb fangen wir dort an. Die geschäumte Basis braucht eine Trocknungslinie statt eines Koagulationsbads, was ein anderes Maschinengespräch ist. Beginnen Sie mit YT-612 oder YT-613 als Overhead und lassen Sie die Basis für die zweite Phase.
Wird sich eine wasserbasierte Basis wie meine DMF-Basis anfühlen?
An der Oberfläche nah und in der Kompression anders, zumindest vorerst. Die durch Phaseninversion gebildete Mikrohohlraumstruktur hat eine spezifische Rückfederung, die ein getrockneter wasserbasierter Schaum eher annähert als kopiert. YT-1040 Bei 1000–1500 % Dehnung und 20–50 % Füllstoff ergibt das einen weichen, gleichmäßigen Griff, den die meisten Mode- und Schuhfutter-Kunden akzeptieren; bei Automotive-Handpanels sagen wir den Kunden, sie sollen ihr eigenes Ziel mitbringen. Wenn Ihr Griffziel trocken und wachsig ist, YT-X51 ist ein mittelweiches Harz und nicht der richtige Hebel.
Warum reibt sich die Farbe nach der Umstellung meist ab?
Häufiger eine Zwischenschicht, die nie abgelüftet ist, als eine schlechte Pigmentpaste. Das Wasser verlässt die darunterliegende Schicht noch, wenn die nächste aufgetragen wird, sodass die neue Schicht die alte teilweise wieder anlöst und das Pigment an einer schwachen Grenzfläche sitzt. Verlängern Sie die Ablüftzeit, reduzieren Sie den Auftrag etwas und dosieren Sie einen Vernetzer aus der Vernetzerserie in die Deckschicht, bevor Sie den Farbstoff verantwortlich machen. Reibt es erst nach Feuchtalterung, schauen Sie stattdessen auf die Wasseraufnahme: Die oben genannten Zurichtungen liegen bei 4–5 % über 24 Stunden, und ein kationischer oder lösemittelbasierter Farbstoff in der Mischung kann diese Zahl allein ruinieren.
