Kunstleder aus recycelbarem und biobasiertem PBS

Eine neue Art von reinem Kunstleder erfüllt die hohen Anforderungen der europäischen Ökodesign-Verordnung. Es besteht aus einem biobasierten Kunststoff, ist biologisch abbaubar und erfüllt die Anforderungen an einen geschlossenen Recyclingprozess.

Viele Kunstleder bestehen aus einem Textilsubstrat, auf das eine Polymerschicht aufgebracht ist. Die Polymerschicht besteht üblicherweise aus einer Klebeschicht und einer Deckschicht, die meist geprägt ist. Der textile Träger und die Deckschicht bestehen meist aus völlig unterschiedlichen Materialien. Als textile Substrate werden häufig Gewebe, Gewirke oder Vliesstoffe aus PET, PET/Baumwolle oder Polyamid verwendet. Für Beschichtungen werden üblicherweise PVC und verschiedene Polyurethane verwendet.

Der Einsatz dieser etablierten Verbundwerkstoffe entspricht nicht den heutigen Nachhaltigkeitskriterien. Eine sortenreine Wiederverwertung ist sehr aufwendig oder sogar unmöglich. Sie sind nicht biologisch abbaubar. Daher ist die Suche nach alternativen Materialien für die Herstellung von Kunstleder dringend erforderlich. Im Jahr 2022 verabschiedete die EU die Sustainable Products Initiative (SPI) („Green Deal“). Es beinhaltet eine Ökodesign-Verordnung, die den Lebenszyklus eines Produkts im Sinne der Ressourcenschonung berücksichtigt. Für das Textil- und Produktdesign bedeutet dies, die Schließung des Kreislaufs oder das Ende des Lebenszyklus in die Produktentwicklung einzubeziehen.

In einem AiF-Projekt in enger Zusammenarbeit zwischen den DITF und dem Freiberg Institut gGmbH (FILK) ist es nun gelungen, ein Kunstleder zu entwickeln, bei dem sowohl das Fasermaterial als auch das Beschichtungspolymer identisch sind. Die Sortenreinheit ist Voraussetzung für ein industrielles Recyclingkonzept.

Als Basismaterial wurde aufgrund seiner Eigenschaften der aliphatische Polyester Polybutylensuccinat (PBS) empfohlen. PBS kann aus biogenen Quellen hergestellt werden und ist mittlerweile in mehreren Qualitäten und großen Mengen auf dem Markt erhältlich. Seine biologische Abbaubarkeit wurde in Tests nachgewiesen. Das Material ist thermoplastisch verarbeitbar; Dies gilt sowohl für das Fasermaterial als auch für die Beschichtung. Das spätere Produktrecycling wird durch die thermoplastischen Eigenschaften erleichtert.

Um einen erfolgreichen Primärspinnprozess zu realisieren und PBS-Filamente mit guten textilmechanischen Eigenschaften zu erhalten, wurden am DITF Prozessanpassungen im Kühlschacht vorgenommen. Letztlich gelang es, POY-Garne mit relativ hohen Geschwindigkeiten von bis zu 3.000 m/min zu spinnen, und sie hatten im verstreckten Zustand eine Festigkeit von knapp 30 cN/tex. Die Garne ließen sich problemlos zu reinen PBS-Geweben verarbeiten. Diese wiederum dienten bei FILK als textiles Basissubstrat für die anschließende Extrusionsbeschichtung, wobei auch PBS als Thermoplast zum Einsatz kam.

Mit optimierten Produktionsschritten könnten PBS-Verbundmaterialien mit der typischen Struktur von Kunstleder hergestellt werden. Reinheit und biologische Abbaubarkeit erfüllen die Anforderungen an einen geschlossenen Recyclingprozess.