DE102022204248A1 - Recyceltes Polyvinylbutyral für die Herstellung von Multischichtverbundsystemen wie Kunstleder - Google Patents

Recyceltes Polyvinylbutyral für die Herstellung von Multischichtverbundsystemen wie Kunstleder Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mono- oder Multischicht-System auf einem Träger, das mindestens eine mit recyceltem Polyvinylbutyral (PVB) gebildete PVB-Schicht umfasst, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Mono- oder Multischicht-Systems, wobei zur Bildung der mindestens einen PVB-Schicht bevorzugt eine wässrige Dispersion, die dispergierte Teilchen aus recyceltem PVB enthält, aufgebracht und getrocknet wird.Das Mono- oder Multischicht-System eignet sich insbesondere als Kunstleder oder als transparenter oder transluzenter Film.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Mono- oder Multischicht-System auf einem Träger, das auf PVB-Schichten basiert, die aus recyceltem PVB gebildet sind, und deren Verwendung sowie ein Verfahren zur Herstellung der Mono- oder Multischicht-Systeme.
  • Das Kurzzeichen für Polyvinylbutyral ist PVB. Die synthetische Herstellung von PVB umfasst gewöhnlich die Acetalisierung von Polyvinylalkohol mit Butanal.
  • Polyvinylbutyral ist ein Werkstoff, für den es in der Industrie einige Anwendungsmöglichkeiten gibt. PVB ist in Wasser quellbar.
  • So wird Polyvinylbutyral als Klebstoff zwischen Glasscheiben zur Herstellung von Verbundglasscheiben, wie z.B. Windschutzscheiben, eingesetzt. Das Polymer zeichnet sich durch hohe Transparenz und Lichtstabilität aus.
  • Weichgemachtes PVB wird auch als Schutzschicht für Metalle, Kunststoffe, Vliesen oder Fußböden verwendet.
  • Polyvinylbutyrale werden als nicht giftige Polymere betrachtet. Die Abspaltung der Butyralgruppe führt zu Polyvinylalkohol. Dieses Polymer ist wasserlöslich und kann durch Bakterien und Mikroorganismen abgebaut werden kann. Ebenfalls ist Butanal als Abspaltgruppe biologisch unbedenklich und abbaubar.
  • Beim Entsorgen von Glasscheiben, die PVB als Klebstoff enthalten, wie z.B. Windschutzscheiben, wird das PVB vom Glas getrennt und anschließend separat aufgereinigt.
  • Alternativ können unvernetzte PVB-Beschichtungen auf Textilien durch Lösemittel, wie z.B. Alkohole, Ketone, Ester, wie Isopropanol, gelöst und so von dem Textil getrennt werden. Dieser Prozess kann als Recyclingmethode verwendet werden. Diese Lösung kann wiederum durch Zugabe von Wasser und Abdestillieren des Lösemittels in eine Dispersion von recycelten PVB-Teilchen überführt werden.
  • DE 10128391 A1 betrifft Weichmacher für Gemische, die Polyvinylbutyral und Polysulfide enthalten, und deren Verwendung, z.B. für Folien oder Verbundsicherheitsglas.
  • WO 03/020776 A1 bzw. EP 1432742 B1 beschreibt hochmolekulare, vernetzte Polyvinylbutyrale, die erhältlich sind durch Selbstvernetzung von Polyvinylbutyralen, die coacetalisierte, säurefunktionalisierte Aldehyde enthalten, Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung.
  • DE 4224279 A1 betrifft einen Hartschaum auf PU-Basis mit verbesserten mechanischen Eigenschaften, wobei bei der Herstellung vor der Verschäumung eines Gemisches aus Polyol und Diisocyanat ein Hochpolymer in dem Gemisch gelöst wird. Das gelöste Hochpolymer kann PVB, z.B. zerkleinertes Abfall-PVB, sein.
  • Zwar sind Einsatzmöglichkeiten für recyceltes PVB bekannt, im Sinne der Nachhaltigkeit von Produkten ist aber die Bereitstellung zusätzlicher Einsatzmöglichkeiten wünschenswert. So sind gegenwärtig Kunstleder auf recycelter PVB-Basis nicht bekannt.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, neue nachhaltige Produkte, insbesondere Kunstleder oder Filme, auf Basis recycelter Polymere, insbesondere recyceltem PVB, und Verfahren zu deren Herstellung bereitzustellen.
  • Die Erfinder haben überraschenderweise festgestellt, dass diese Aufgabe durch die Herstellung von Mono- oder Multischicht-Systemen auf einem Träger gelöst werden kann, in denen PVB-Schichten enthalten sind, die mit recyceltem PVB gebildet werden. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das recycelte PVB in Form einer wässrigen Dispersion eingesetzt wird.
  • Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung eines Mono- oder Multischicht-Systems, umfassend mindestens eine mit recyceltem Polyvinylbutyral (PVB) gebildete PVB-Schicht, auf einem Träger, wobei das Verfahren umfasst das Aufbringen einer oder mehrerer Kunststoffschichten auf ein Substrat, wobei mindestens eine Kunststoffschicht durch Aufbringen einer Zusammensetzung, die recyceltes PVB umfasst, gebildet wird, wobei i) das Substrat der Träger ist oder ii) das auf dem Substrat gebildete Mono- oder Multischicht-System auf den Träger aufgebracht und das Substrat von dem gebildeten Mono- oder Multischicht-System abgelöst wird.
  • Durch das erfindungsgemäße Mono- oder Multischicht-System bzw. das erfindungsgemäße Verfahren können insbesondere folgende Vorteile erreicht werden:
    • - Erneutes Recycling des recycelten Polymers aus den gebildeten Mono- oder -Multischicht-Systemen nach Gebrauch möglich, auch mehrmals, wobei auch die Wiederherstellung von wässrigen Dispersionen aus recyceltem PVB möglich ist
    • - Separation von Beschichtung von textilem Träger durch Lösen in geeigneten Lösemitteln möglich, wobei das Lösemittel im Kreislauf verwendet werden kann
    • - Nachhaltigkeit durch Recycling oder durch Bioabbaubarkeit gegeben
    • - Optisch transparente und transluzente Systeme möglich
    • - Es können Systeme mit hoher Schlagzähigkeit erhalten werden Nachfolgend wird die Erfindung ausführlich erläutert.
  • Die folgenden Angaben sind im Wesentlichen auf das erfindungsgemäße Verfahren oder das erfindungsgemäße Produkt bezogen, sie beziehen sich aber immer in gleicher Weise sowohl auf das erfindungsgemäße Mono- oder Multischicht-System, das erfindungsgemäße Verfahren als auch die erfindungsgemäße Verwendung, ohne dass dies ausdrücklich jedes mal erwähnt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein Verfahren zur Herstellung eines Mono- oder Multischicht-Systems, umfassend mindestens eine mit recyceltem Polyvinylbutyral (PVB) gebildete PVB-Schicht, auf einem Träger.
  • Recyceltes PVB ist ein PVB, das bereits einmal in einem Produkt eingesetzt wurde und aus dem Produkt nach dessen Nutzung wiedergewonnen wurde.
  • Recyceltes PVB ist somit ein nachhaltiges Produkt, da keine synthetische Herstellung von PVB erforderlich ist.
  • Wie bereits erwähnt wird bei der Entsorgung von Glasscheiben, die PVB als Klebstoff enthalten, wie z.B. Windschutzscheiben, das PVB vom Glas getrennt und anschließend separat aufgereinigt, um recyceltes PVB entweder als Granulat oder Dispersion, insbesondere wässrige Dispersion, die Teilchen aus recyceltem PVB enthält, zu erhalten. Ein solches recyceltes PVB als Dispersion oder Granulat wird z.B. von der Firma Shark Solutions, Roskilde, Dänemark, produziert und vertrieben.
  • Andere Recyclingmethoden bei verbrauchten Produkten umfassen das Lösen von unvernetzten PVB-Beschichtungen auf Textilien in einem Lösemittel, wie z.B. Isopropanol, zur Abtrennung des recycelten PVB. Das gewonnene PVB kann durch Entfernen des Lösemittels und Aufnahme in Wasser in eine Dispersion von recycelten PVB-Teilchen überführt werden.
  • Recyceltes PVB unterscheidet sich von synthetisch produziertem PVB, welches zum ersten Mal in einem Produkt eingesetzt wird. Bei recyceltem PVB ist der Acetalgehalt geringer als bei einem „frisch“ hergestellten PVB, sodass ein höherer Anteil an Hydroxylgruppen bei recyceltem PVB vorliegt. Recyceltes PVB kann auch zusätzliche funktionelle Gruppen enthalten, die bei der Alterung im Produkt oder bei der Aufarbeitung durch Oxidation, beispielsweise an den Hydroxylgruppen, gebildet werden. Das recycelte PVB ist in der Regel ein unvernetztes PVB.
  • Das erfindungsgemäß hergestellte Mono- oder Multischicht-System umfasst eine oder mehrere Schichten, insbesondere Kunststoffschichten, auf einem Träger, wobei mindestens eine der Schichten bzw. Kunststoffschichten eine mit recyceltem PVB gebildete PVB-Schicht ist. Bei dem Multischicht-System handelt es sich insbesondere um ein Multischichtverbund-System.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst das Aufbringen einer oder mehrerer Kunststoffschichten auf ein Substrat, wobei mindestens eine Kunststoffschicht durch Aufbringen einer Zusammensetzung, die recyceltes PVB umfasst, gebildet wird. Die Kunststoffschichten werden, wenn mehr als eine Schicht aufgebracht wird, nacheinander eine über der anderen aufgebracht. Die aufgebrachten Schichten werden vor dem Aufbringen einer möglichen weiteren Schicht typischerweise getrocknet bzw. verfestigt. Falls die PVB-Schichten durch Extrudieren aufgebracht werden, ist es aber auch möglich, zwei oder mehr Schichten mittels Coextrusion gleichzeitig aufzubringen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Zusammensetzung, die recyceltes PVB umfasst, und zur Bildung der mindestens einen PVB-Schicht auf das Substrat oder auf eine bereits auf das Substrat aufgebrachte Schicht aufgebracht wird, z.B. eine der folgenden Zusammensetzungen a), b) oder c) sein:
    1. a) eine wässrige Dispersion, die dispergierte Teilchen aus recyceltem PVB enthält, wobei die auf das Substrat aufgebrachte Dispersion unter Bildung der PVB-Schicht getrocknet wird, oder
    2. b) eine das recycelte PVB enthaltende Masse, die durch Extrusion oder Kalandrieren aufgebracht wird, oder
    3. c) eine Beschichtungszusammensetzung, in der das recycelte PVB in einem organischen Lösemittel gelöst ist, wobei die auf das Substrat aufgebrachte Beschichtungszusammensetzung unter Bildung der PVB-Schicht getrocknet wird.
  • Die Zusammensetzung, die recyceltes PVB umfasst, kann neben dem recycelten PVB eine oder mehrere weitere Zusätze enthalten, was weiter unten im Einzelnen erläutert wird.
  • Wenn das Mono- oder Multischicht-System mehr als eine mit recyceltem PVB gebildete PVB-Schicht umfasst, ist es prinzipiell möglich, dass die verschiedenen Schichten mit verschiedenen Zusammensetzungstypen ausgewählt aus den Zusammensetzungen a), b) und c) hergestellt werden. In der Regel ist es aber sinnvoll, die verschiedenen Schichten auf Basis des gleichen Zusammensetzungstyps (a), b) oder c)) zu bilden, vorzugsweise mit der Zusammensetzung a), d.h. der wässrigen Dispersion. Das heißt aber nicht, dass für die jeweiligen, zu erstellenden unterschiedlichen Schichten Zusammensetzungen, z.B. vom Typ a), hinsichtlich der Art an Additiven und/oder Konzentrationen der Bestandteile gleich sein sollen. Es ist im Gegenteil zumeist sinnvoll, dass sich die eingesetzten Zusammensetzungen diesbezüglich unterscheiden, um der jeweiligen gewünschten Funktion der Schicht gerecht zu werden.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Zusammensetzung, die recyceltes PVB umfasst, a) eine wässrige Dispersion, die dispergierte Teilchen aus recyceltem PVB enthält. Wässrige Dispersionen, die dispergierte Teilchen aus recyceltem PVB enthalten, sind im Handel erhältlich, z.B. von der Firma Shark Solutions, wie vorstehend beschrieben.
  • Die wässrige Dispersion, die die dispergierten Teilchen aus recyceltem PVB enthält, kann z.B. einen Feststoffgehalt an recyceltem PVB von 30 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 40 bis 55 Gew.-%, aufweisen. Dies bezieht sich auf die wässrige Dispersion, die aufgebracht wird, d.h. einschließlich gegebenenfalls zugesetzter Polymere und/oder Additive, welche nachstehend beschrieben werden.
  • Die Teilchen aus recyceltem PVB, die in der wässrigen Dispersion enthalten sind, weisen z.B. eine Teilchengröße im Bereich von 50 nm bis 10 µm auf.
  • Neben den wässrigen Dispersionen können als Zusammensetzungen auch eine das recycelte PVB enthaltende Massen eingesetzt werden. Das recycelte PVB wird der Masse in der Regel in Form eines Granulats aus recyceltem PVB zugesetzt. Ein Granulat aus recyceltem PVB ist im Handel erhältlich, z.B. von der Firma Shark Solutions, wie vorstehend beschrieben. Die Masse kann in üblicher Weise durch Extrusion oder Kalandrieren auf das Substrat oder auf eine bereits auf das Substrat aufgebrachte Schicht aufgebracht werden. Bei der Extrusion können mehrere Schichten mittels Co-Extrusion gleichzeitig aufgebracht werden.
  • Die Anzahl der Schichten kann bei der Extrusion mittels Co-extrusion auf zwei reduziert werden.
  • Zusätzlich gibt es die Möglichkeit, als Zusammensetzung, c) eine Beschichtungszusammensetzung einzusetzen, in der das recycelte PVB in einem organischen Lösemittel gelöst ist. Hierfür kann z.B. das Granulat aus recyceltem PVB wie in einem geeigneten Lösemittel gelöst werden. Als Lösemittel kommen organische Lösemittel, wie z.B. Alkohole oder Ester, in Betracht. Es wird eine Beschichtungszusammensetzung bzw. Beschichtungslösung erhalten, die dann auf das Substrat oder eine bereits auf dem Substrat aufgebrachte Schicht aufgebracht und anschließend getrocknet wird. Solche Beschichtungszusammensetzungen weist aber einen höheren GWP100 (Treibhauspotential über 100 Jahre) oder CO2-Fußabdruck auf, und sind daher nicht bevorzugt.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Zusammensetzung, die recyceltes PVB umfasst, insbesondere die wässrige Dispersion (Zusammensetzung a)), aber auch die Beschichtungszusammensetzung (Zusammensetzung b)), bevorzugt durch Walzen, Bürsten, Gießen, Sprühen, Rastern oder Rakeln aufgebracht. Wie gesagt wird die Zusammensetzung b) durch Extrudieren oder Kalandrieren aufgebracht.
  • Die aufgebrachte Zusammensetzung, insbesondere die wässrige Dispersion, kann im Prinzip auch bei Raumtemperatur getrocknet werden. Der Zeitaufwand ist aber in der Regel für einen wirtschaftlichen Betrieb zu hoch, so dass die Trocknung bevorzugt bei einer erhöhten Temperatur (z.B. bei mindestens 50°C) erfolgt, z.B. in einem Ofen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die aufgebrachte Zusammensetzung, insbesondere die aufgebrachte wässrige Dispersion (Zusammensetzung a)), aber auch die Beschichtungszusammensetzung (Zusammensetzung b)), bevorzugt durch Wärmebehandlung bei einer Temperatur von mindestens 70°C, bevorzugt mindestens 100°C, bevorzugter mindestens 130°C, getrocknet, wobei die Temperatur bevorzugt nicht mehr als 170°C beträgt. Nach der Trocknung wird die PVB-Schicht aus recyceltem PVB erhalten.
  • Die mindestens eine mit recyceltem PVB gebildete PVB-Schicht in dem Mono- oder Multischicht-System weist vorzugsweise eine Schichtdicke im Bereich von 2 µm bis 700 µm auf. Bei mehr als einer mit recyceltem PVB gebildete PVB-Schicht in dem Mono- oder Multischicht-System können die Schichten gleiche oder unterschiedliche Dicken aufweisen, insbesondere in dem genannten Bereich. Die Schichtdicken beziehen sich auf das fertige Mono- oder Multischicht-System, also die gegebenenfalls getrockneten Schichten.
  • Die Dicke der jeweiligen, mit recyceltem PVB gebildete PVB-Schicht kann u.a. davon abhängen, ob es sich um eine kompakte Schicht, d.h. eine nicht geschäumte Schicht, oder eine geschäumte Schicht handelt. Eine mit recyceltem PVB gebildete PVB-Schicht, die kompakt ist, weist bevorzugt eine Schichtdicke im Bereich von 2 µm bis 300 µm, bevorzugter 20 µm bis 300 µm, auf. Eine mit recyceltem PVB gebildete PVB-Schicht, die geschäumt ist, weist bevorzugt eine Schichtdicke im Bereich von 50 µm bis 700 µm, bevorzugter 100 µm bis 700 µm, auf.
  • Hier ist darauf hinzuweisen, dass eine mit recyceltem PVB gebildete PVB-Schicht gegebenenfalls auch durch mehrmaliges Auftragen einer gleichen Zusammensetzung, insbesondere einer gleichen wässrigen Zusammensetzung, erhalten wird, wobei nach jedem Auftrag die aufgetragene Teilschicht getrocknet wird, bevor die nächste Teilschicht aufgebracht wird. Beispielsweise kann eine Schicht mit einer Dicke von 90 µm (nach Trocknung) durch dreimaliges Auftragen einer wässrigen Zusammensetzung mit einer Schichtdicke von jeweils 30 µm (nach Trocknung) gebildet werden, wobei jede aufgetragene Teilschicht vor dem nächsten Auftrag getrocknet wird. Der Vorteil dieser Verfahrensweise ist, dass das Trocknen insgesamt schneller geht, insbesondere, wenn relativ dicke Schichten gebildet werden sollen.
  • Wie nachstehend erläutert, kann der Zusammensetzung, die recyceltes PVB umfasst, insbesondere der wässrigen Dispersion, neben einem oder mehreren Additiven auch ein oder mehrere Polymere als Abmischung zugesetzt werden. Es ist aber bevorzugt, dass der Anteil an recyceltem PVB in der jeweiligen mit recyceltem PVB gebildete PVB-Schicht, bezogen auf die gesamte Menge an Polymeren in der PVB-Schicht, 80 Gew.-% bis 100 Gew.-%, bevorzugt 90 Gew.-% bis 100 Gew.-%, beträgt.
  • Die aufzubringenden Zusammensetzungen, die das recycelte PVB umfassen, insbesondere die wässrige Dispersion, und die daraus gebildeten Schichten können ferner unabhängig voneinander ein oder mehrere Polymere zur Beimischung und/oder ein oder mehrere Additive aufweisen, z.B. ausgewählt aus Weichmachern, Vernetzern, Füllstoffen, Verdickungsmitteln, Entschäumern, Flammschutzmitteln, Stabilisatoren, z.B. gegen Abbau durch UV-Licht, Wärme oder Alterung, Schaumadditiven und Farbmitteln. Dies gilt für alle Zusammensetzungen, insbesondere für die Zusammensetzung in Form der wässrigen Dispersion, die dispergierte Teilchen aus recyceltem PVB enthält (Zusammensetzung a)), die recyceltes PVB enthaltende Masse (Zusammensetzung b)) und die in einem Lösemittel gelöstes recyceltes PVB enthaltende Beschichtungszusammensetzung (Zusammensetzung c)).
  • Als Polymer zu Beimischung können z.B. Polyurethane eingesetzt werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die aufzubringende Zusammensetzung, die das recycelte PVB umfasst, insbesondere die aufgebrachte wässrige Dispersion, ferner einen Vernetzer und/oder ein Verdickungsmittel und/oder einen Weichmacher. Es können Vernetzer, Verdickungsmittel und Weichmacher enthalten sein.
  • Es ist im Allgemeinen bevorzugt, dass die Zusammensetzung, insbesondere die wässrige Dispersion, einen Weichmacher enthält. Der Weichmacher dient insbesondere dazu, die gewünschte Weichheit der Schicht einzustellen. Der Weichmacher ist bevorzugt ausgewählt aus einem Weichmacher auf Glykol-, Ethylenoxid- oder Glycerinbasis. Beispiele für geeignete Weichmacher sind Oligoalkylen-Glykolether, Diester von Di-, Tri- und Tetraethylenglykolen mit aliphatischen Monocarbonsäuren oder Adipinsäure-Dialkylester. Ein konkretes Beispiel ist Triethylenglycol-di-2-ethylhexanoat (als Oxsoft®3G8 von Krahn Chemie Deutschland GmbH, erhältlich).
  • Verdickungsmittel eignen sich zur Einstellung der Viskosität der Zusammensetzung, was insbesondere hinsichtlich des Auftrags auf das Substrat zweckmäßig sein kann. Als Verdickungsmittel eignen sich neben synthetischen Verbindungen, wie z.B. Polyacrylsäure bzw. Acrylate oder Assoziativverdicker, z.B. auf Polyurethanbasis, auch biologische Verdickungsmittel, wie z.B. Alginate. Biologische Verdickungsmittel, wie z.B. Alginate, sind unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit vorteilhaft. Die Alginate können in Kombination mit Salzen zweiwertiger Ionen, wie z.B. Calcium, eingesetzt werden. Diese Salze zeigen komplexierende Eigenschaften, was die Verdickungswirkung beeinflussen kann. Die verdickende Wirkung von beispielsweise Alginaten kann sich je nach Konzentration, Kettenlänge oder Komplexierung mit zweiwertigen Ionen unterscheiden.
  • Es ist bevorzugt, dass ein Vernetzer in der Zusammensetzung, insbesondere in der wässrigen Dispersion, enthalten ist. Vernetzer bewirken eine Vernetzung der in der Zusammensetzung enthaltenen PVB-Moleküle und können z.B. dazu dienen, die Härte der Schichten zu erhöhen. Beispiele für geeignete Vernetzer sind Epoxide, Isocyanate, Melamine oder Carbodiimide. Je nach Art des eingesetzten Vernetzers können Schichten bzw. Filme unterschiedlicher Härte erhalten werden. Epoxid-Vernetzer ergeben relativ weiche Filme, mit Isocyanat-Vernetzern sind härtere Filme möglich und Melamin- und Carbodiimid-Vernetzer ergeben sehr harte Filme bzw. Schichten.
  • Farbmittel können Farbstoffe oder Pigmente sein. Sie können dazu dienen, den Mono- oder Multischicht-Systemen eine Färbung zu verleihen. Es können die üblicherweise eingesetzten Farbmittel eingesetzt werden. Ein konkretes Beispiel für ein geeignetes Pigment als Farbmittel ist Eisenoxid, z.B. in Form eines magnetischen Schwarzpigments. Wenn keine oder wenige Farbmittel zugesetzt werden, können transparente oder transluzente Schichten erhalten werden, was für einige Anwendungen vorteilhaft ist.
  • Als Füllstoffe können anorganische und/oder organische Füllstoffe verwendet werden. Es können die üblicherweise eingesetzten Füllstoffe eingesetzt werden. Beispiele für anorganische Füllstoffe sind Carbonate, Oxide und Hydroxide, z.B. Calciumcarbonat. Beispiele für organische Füllstoffe sind Zellstoff und Fasern.
  • Beispiele für Stabilisatoren sind Stabilisatoren auf HALS-Basis (Hindered Amine Lichtstabilisatoren), Wärmestabilisatoren, Radikalfänger oder UV-Schutzadditive.
  • Sofern die mit recyceltem PVB gebildete PVB-Schicht als geschäumte Schicht ausgebildet werden soll, können als Additiv ein oder mehrere Schaumadditive zugesetzt werden, die die Schaumbildung unterstützen. Es können z.B. mechanisch wirkende Schaumadditive, z.B. Mikrohohlkugeln, z.B. Expancell®, Seifen für Schlagschaum und/oder chemisch wirkende Schaumadditive, z.B. OBSH-Treibmittel (Oxybisbenzolsulfonylhydrazide), eingesetzt werden. Schäume können durch physikalische und/oder chemische Maßnahmen gebildet werden, bevorzugt in Kombination. Ein physikalisches Schäumen wird durch Aufschlagen der Zusammensetzung erreicht, wobei zweckmäßigerweise Schlagschaumadditive zugesetzt werden.
  • Das erfindungsgemäße Mono- oder Multischicht-System kann gegebenenfalls neben der mindestens einen mit recyceltem PVB gebildeten PVB-Schicht auch ein oder mehrere Kunststoffschichten aus einem anderen Kunststoff als recyceltes PVB enthalten. Ein Beispiel für eine Kunststoffschicht aus einem anderen Kunststoff ist z.B. eine Polyurethan (PU)-Schicht, die z.B. mittels einer PU-Dispersion gebildet werden kann. Es ist aber bevorzugt, dass alle Kunststoffschichten des erfindungsgemäßen Mono- oder Multischicht-Systems mit recyceltem PVB gebildete PVB-Schichten sind.
  • Das erfindungsgemäße Mono- oder Multischicht-System kann z.B. 1 bis 12 oder auch mehr Kunststoffschichten aufweisen, wobei alle Kunststoffschichten bevorzugt mit recyceltem PVB gebildete PVB-Schichten sind.
  • Das erfindungsgemäße Mono- oder Multischicht-System kann mindestens eine kompakte Schicht und/oder mindestens eine geschäumte Schicht umfassen. In einer Ausführungsform sind mindestens eine kompakte Schicht und mindestens eine geschäumte Schicht enthalten.
  • Wie vorstehend beschrieben, werden die eine oder mehreren Kunststoffschichten auf das Substrat aufgebracht. Bei einer Variante i) des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Substrat der Träger des Mono- oder Multischicht-Systems. Das Mono- oder Multischicht-Systems verbleibt dann auf dem Substrat bzw. Träger.
  • Bei einer Variante ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das auf dem Substrat gebildete Mono- oder Multischicht-System auf einen Träger aufgebracht und das bisherige Substrat von dem gebildeten Mono- oder Multischicht-System abgelöst. Die Variante ii) ist bevorzugt und als Umkehrstrichverfahren oder Umkehrbeschichtungsverfahren dem Fachmann bekannt (siehe z.B. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th ed., Wiley-VCH, Weinheim 2002, Kapitel „Leather Imitates“ von C. Zürbig und H.-H. Kruse). Die Reihenfolge von der Entfernung des Substrats und der Anbringung des Trägers ist beliebig und kann gegebenenfalls auch gleichzeitig erfolgen. Gewöhnlich wird aber das gebildete Mono- oder Multischicht-System mit dem Substrat auf das neue Substrat bzw. den Träger aufgebracht und anschließend das auf der anderen Seite befindliche alte Substrat abgezogen.
  • Das ablösbare Substrat bei der Variante ii) kann z.B. ein Release-Liner aus Papier oder Polymer, ein Narbband z.B. aus Silikon oder Metall, ein Silikonband oder ein Metallband sein. Mit einem Narbband als Substrat kann die untere Schicht auf dem Substrat, die die spätere obere Schicht bildet, mit einer Narbung versehen werden. Der erzielte optische Effekt wird häufig für Kunstleder eingesetzt. Es sind auch alternative narbgebende Verfahren bekannt, die nachträglich eingesetzt werden können, z.B. Prägeverfahren.
  • Der Träger, der bei der vorstehend genannten Variante i) das Substrat ist, auf dem das Mono- oder Multischicht-System aufgebracht wird, oder der bei der vorstehend genannten Variante ii) nachträglich an das Mono- oder Multischicht-System angebracht wird, kann z.B. ein Metallsubstrat, ein Kunststoffsubstrat oder ein textiler Träger sein. Der Träger kann gegebenenfalls eine oder mehrere Kunststoffschichten aufweisen, die dann Bestandteil des Mono- oder Multischicht-Systems werden.
  • Der Träger des Mono- oder Multischicht-Systems ist bevorzugt ein textiler Träger, der gegebenenfalls ein oder mehrere Kunststoffschichten aufweisen kann, z.B. einen Kaschierstrich. Der andere Träger kann, insbesondere bei der vorstehend beschriebenen Variante ii), auf übliche Weise an das Mono- oder Multischicht-System angebracht werden, insbesondere durch Kaschieren.
  • Der textile Träger kann z.B. ein Vlies, Gewirke, Gestricke oder Gewebe sein. Der textile Träger kann z.B. aus Baumwolle, Polyester, wie Polyethylenterephthalat, Mischungen von Baumwolle und Polyester, Polyamid, Polyacrylate, Polyolefin, Aramid, Carbonfaser, Glasfaser, Mineralfaser oder Mischungen davon sein.
  • Der textile Träger, insbesondere als Vlies, Gewirke, Gestricke oder Gewebe, ist bevorzugt aus Baumwolle, synthetischem oder biobasiertem Polyester, insbesondere abbaubaren Polyestern, wie z.B. Polymilchsäure (PLA), Zellulose, modifizierter Zellulose (Viskose), Carbonfaser oder Glasfaser.
  • Das Mono- oder Multischicht-System kann über den Träger, insbesondere den textilen Träger, mit einem Bauteil verbunden werden, z.B. durch Vernähen oder Kleben.
  • Das Mono- oder Multischicht-System kann in einer Ausführungsform mit einer ein- oder mehrschichtigen Finish oder Lackschicht als obersten Schicht, d.h. die dem Träger abgewandte Seite, versehen werden. Die Lackschicht kann z.B. als Schutzschicht oder zur Einstellung des Glanzes dienen.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Mono- oder Multischicht-System auf einem Träger folgende Basiskonstruktion oder wird daraus gebildet, und zwar in dieser Reihenfolge, wobei die PVB-Schichten jeweils bevorzugt mittels der wässrigen Dispersion gebildet werden:
    1. A) eine mit recyceltem PVB gebildete PVB-Schicht als Deckschicht bzw. Deckfilm,
    2. B) eine mit recyceltem PVB gebildete mechanisch, physikalisch oder chemisch geschäumte PVB-Schicht als Zwischenschicht bzw. Zwischenstrich,
    3. C) eine mit recyceltem PVB gebildete PVB-Schicht als Kaschierschicht bzw. Kaschierstrich und
    4. D) einen textilen Träger.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform können die genannten Komponenten A), B) und C) sowie die dafür eingesetzte Zusammensetzung, insbesondere die wässrige Dispersion, neben dem recyceltem PVB eine oder mehrere, bevorzugt alle der nachstehend aufgelisteten Additive enthalten:
    • Die Deckschicht bzw. der Deckfilm A) kann z.B. enthalten:
      1. a) recyceltes PVB, bevorzugt aus der wässrigen Dispersion, b) anorganischen Füllstoff, z.B. ausgewählt aus Carbonaten, Oxiden, Hydroxiden, c) organischen Füllstoff, z.B. ausgewählt aus Zellstoff, Fasern, d) Vernetzer, z.B. Epoxide, Isocyanate, Melamine oder Carbodiimide, e) Verdickungsmittel, f) Pigmente, g) Stabilisatoren, z.B. als Schutz gegen UV-Licht und/oder Wärme, HALS-Verbindungen, h) Entschäumer.
  • Die Zwischenschicht bzw. der Zwischenstrich B) kann z.B. enthalten:
    1. a) recyceltes PVB, bevorzugt aus der wässrigen Dispersion, b) anorganischen Füllstoff, z.B. ausgewählt aus Carbonaten, Oxiden, Hydroxiden, c) organischen Füllstoff, z.B. ausgewählt aus Zellstoff, Fasern, d) Vernetzer, z.B. Epoxide, Isocyanate, Melamine oder Carbodiimide, e) Verdickungsmittel, f) Pigmente, g) Stabilisatoren, z.B. als Schutz gegen UV-Licht und/oder Wärme, HALS-Verbindungen, h) Schaumadditive, z.B. Seifen für Schlagschaum, i) physikalisch wirkende Schaumadditive, z.B. Mikrohohlkugeln wie Expancell, j) chemisch wirkende Schaumadditive, wie OBSH-Treibmittel.
  • Die Kaschierschicht bzw. der Kaschierstrich C) kann z.B. enthalten:
    1. a) recyceltes PVB, bevorzugt aus der wässrigen Dispersion, b) anorganischen Füllstoff, z.B. ausgewählt aus Carbonaten, Oxiden, Hydroxiden, c) organischen Füllstoff, z.B. ausgewählt aus Zellstoff, Fasern, d) Vernetzer, z.B. Epoxide, Isocyanate, Melamine oder Carbodiimide, e) Verdickungsmittel, f) Pigmente, g) Stabilisatoren, z.B. als Schutz gegen UV-Licht und/oder Wärme, HALS-Verbindungen, h) Entschäumer.
  • Der textiler Träger D) ist bevorzugt aus einem Material ausgewählt aus Baumwolle, synthetischem oder biobasiertem Polyester, insbesondere abbaubarem Polyester wie PLA, modifizierter Zellulose (Viskose), Carbonfaser und Glasfaser.
  • Das erfindungsgemäße Mono- oder Multischicht-System kann gefärbt, transparent oder transluzent sein. Gefärbte Systeme können wie üblich durch Zugabe von Farbmitteln, z.B. Pigmenten, erreicht werden. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Mono- oder Multischicht-Systems ist, dass es transparent oder transluzent ausgebildet werden kann. Dies beruht auf der Transparenz von PVB.
  • Das erfindungsgemäße Mono- oder Multischicht-System auf dem Träger ist bevorzugt ein Kunstleder. Es kann aber auch als Film dienen.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Mono- oder Multischicht-System, umfassend mindestens eine mit recyceltem Polyvinylbutyral (PVB) gebildete PVB-Schicht, auf einem Träger. Das erfindungsgemäße Mono- oder Multischicht-System wurde bereits vorstehend beschrieben, worauf Bezug genommen wird.
  • Das erfindungsgemäße Mono- oder Multischicht-System ist bevorzugt erhältlich durch das erfindungsgemäße Verfahren wie vorstehend beschrieben.
  • Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Mono- oder Multischicht-Systeme ist, dass das enthaltene recycelte PVB in den Schichten nach dem Gebrauch des Systems erneut recycelt werden kann, indem es durch Lösemittel, wie z.B. Alkohole, Ketone, Ester, wie Isopropanol, gelöst und so von dem Textil abgetrennt werden kann. Dieser Prozess kann als Recyclingmethode verwendet werden, so dass das recycelte PVB erneut als nachhaltiger Werkstoff zur Verfügung steht. Zudem kann das in dem Lösemittel gelöste recycelte PVB gegebenenfalls durch Abtrennen des Lösemittels und Zugabe von Wasser in eine Dispersion von recycelten PVB-Teilchen überführt werden, wodurch das PVB wieder als einfach handhabbares Ausgangsmaterial vorliegt.
  • Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Mono- oder Multischicht-Systems wie vorstehend beschrieben als Kunstleder. Das Kunstleder ist typischerweise gefärbt, kann aber gegebenenfalls auch transluzent oder transparent sein.
  • Alternativ können auch Cool-Color Pigmente verwendet werden, welche es erlauben, die IR Strahlung durchzulassen oder durch Kombination mit reflektierenden Schichten auch die IR Strahlung zu reflektieren. Dies verringert ein Aufheizen des Materials.
  • Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Mono- oder Multischicht-Systems wie vorstehend beschrieben als transluzenten und/oder transparenten Film oder als transluzente und/oder transparente Folie. Der Film bzw. die Folie kann aber auch gefärbt sein.
  • Durch die transparenten Eigenschaften der Mono- oder Multischicht-Systeme bzw. PVB-Filme werden neben durchgefärbten Filmen auch transluzente und/oder transparente Filme oder Filmverbunde generiert. Die ermöglicht es wiederum, diese Filme bzw. Folien als Leinwand, Display, Signalpanel oder ähnlichem einzusetzen.
  • Ferner können auch farbige Fasern in das erfindungsgemäße Mono- oder Multischicht-System eingebaut werden, die diverse Designapplikationen ermöglichen. Beispielsweise können Jeansfasern mit in das Mono- oder Multischicht-System eingebaut werden, die eine Illusion eines Jeansstoffes ergeben. Durch eine entsprechende Narbe, welche z.B. via Silikonpräge, Stahlpräge, Vakuumpräge, Narbband oder Transferpapier direkt oder nachträglich aufgebracht werden, kann dieser Effekt verstärkt werden.
  • Das erfindungsgemäße Mono- oder Multischicht-System eignet sich insbesondere für Anwendungen im Transportwesen, insbesondere im Automobilbereich, in Innenräumen oder in der Industrie. Es kann z.B. als dekoratives Bezugsmaterial bzw. Kunstleder für Bauteile im Automobilinnenraum, wie Sitze oder Instrumententafeln, oder für Möbel eingesetzt werden.
  • Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert, die den Umfang der Erfindung in keiner Weise einschränken sollen.
  • Beispiel:
  • In einem Mischgefäß werden 100 g PVB Dispersion MW2® (Dispersion von recyceltem PVB von Shark Solutions, PVB Feststoffgehalt ca. 36 bis 44 Gew.-%), 0,5 g BYK-024 (Entschäumer von BYK), 0,5 g Alginat Vivapur FD 127 (Verdickungsmittel von JRS Chemistry), optional 2 g Desmodur DN3900 (Isocyanat-Vernetzer von Covestro) und optional 1 g HelioBeit LW904 (Gasruß als Pigmentpaste, Helio Beit) unter Vakuum in einem Dissolver bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 21 m/s für 5 min dispergiert bis eine farblose homogene Paste erhalten wird. Auf einem Transferpapier wird in einem Mathis-Trocknungsgerät mittels Streichrakel und entsprechender Trocknungstemperatur von 120 °C für 1 min ein 150 µm dicker Film erzeugt.
    Rohstoff Einwaage [g]
    PVB MW2 100
    BYK 024 0,5
    Alginat 5 Gew.-% 0,5
    Optional Desmodur DN3900 2
    Optional HelioBeit LW904 1
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10128391 A1 [0009]
    • WO 03020776 A1 [0010]
    • EP 1432742 B1 [0010]
    • DE 4224279 A1 [0011]

Claims (15)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Mono- oder Multischicht-Systems, umfassend mindestens eine mit recyceltem Polyvinylbutyral (PVB) gebildete PVB-Schicht, auf einem Träger, wobei das Verfahren umfasst das Aufbringen einer oder mehrerer Kunststoffschichten auf ein Substrat, wobei mindestens eine Kunststoffschicht durch Aufbringen einer Zusammensetzung, die recyceltes PVB umfasst, gebildet wird, wobei i) das Substrat der Träger ist oder ii) das auf dem Substrat gebildete Mono- oder Multischicht-System auf den Träger aufgebracht und das Substrat von dem gebildeten Mono- oder Multischicht-System abgelöst wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung, die recyceltes PVB umfasst, a) eine wässrige Dispersion ist, die dispergierte Teilchen aus recyceltem PVB enthält, wobei die auf das Substrat aufgebrachte Dispersion unter Bildung der PVB-Schicht getrocknet wird, oder b) eine das recycelte PVB enthaltende Masse ist, die durch Extrusion oder Kalandrieren aufgebracht wird, oder c) eine Beschichtungszusammensetzung ist, in der das recycelte PVB in einem organischen Lösemittel gelöst ist, wobei die auf das Substrat aufgebrachte Beschichtungszusammensetzung unter Bildung der PVB-Schicht getrocknet wird, wobei die Zusammensetzung, die recyceltes PVB umfasst, bevorzugt die wässrige Dispersion ist, die dispergierte Teilchen aus recyceltem PVB enthält.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die wässrige Dispersion, die dispergierte Teilchen aus recyceltem PVB enthält, einen Feststoffgehalt an recyceltem PVB von 30 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 40 bis 55 Gew.-%, aufweist, und/oder wobei die Zusammensetzung, insbesondere die wässrige Dispersion, die dispergierte Teilchen aus recyceltem PVB enthält, durch Walzen, Bürsten, Gießen, Sprühen, Rastern oder Rakeln aufgebracht wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine mit recyceltem PVB gebildete PVB-Schicht eine Schichtdicke von 2 µm bis 700 µm aufweist und/oder wobei der Anteil an recyceltem PVB in der mit recyceltem PVB gebildete PVB-Schicht, bezogen auf die Gesamtmenge an Polymeren in der PVB-Schicht, 80 Gew.-% bis 100 Gew.-%, bevorzugt 90 Gew.-% bis 100 Gew.-%, beträgt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die aufgebrachte Zusammensetzung, insbesondere die aufgebrachte wässrige Dispersion, durch Wärmebehandlung bei einer Temperatur von mindestens 70°C, bevorzugt mindestens 100°C, bevorzugter mindestens 130°C, getrocknet wird, wobei die Temperatur bevorzugt nicht mehr als 170°C beträgt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung, insbesondere die aufgebrachte wässrige Dispersion, ferner einen Vernetzer und/oder ein Verdickungsmittel und/oder einen Weichmacher umfasst, wobei der Vernetzer bevorzugt ausgewählt ist aus einem Epoxid, Isocyanat, Melamin oder Carbodiimid und/oder das Verdickungsmittel bevorzugt ausgewählt ist aus einem Alginat, einer Polyacrylsäure oder einem Assoziativverdicker und/oder der Weichmacher bevorzugt ausgewählt ist aus einem Weichmacher auf Glykol-, Ethylenoxid- oder Glycerinbasis.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mono- oder Multischicht-System 1 bis 12 Kunststoffschichten aufweist und/oder wobei die Kunststoffschichten des Mono- oder Multischicht-Systems alle mit recyceltem PVB gebildete PVB-Schichten sind.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine mit recyceltem PVB gebildete PVB-Schicht mindestens eine kompakte Schicht und/oder mindestens eine geschäumte Schicht umfasst.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger ein textiler Träger ist, der gegebenenfalls eine oder mehrere Kunststoffschichten aufweisen kann, z.B. einen Kaschierstrich.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mono- oder Multischicht-System auf einem Träger in dieser Reihenfolge A) eine mit recyceltem PVB gebildete PVB-Schicht als Deckschicht, B) eine mit recyceltem PVB gebildete geschäumte PVB-Schicht als Zwischenschicht, C) eine mit recyceltem PVB gebildete PVB-Schicht als Kaschierschicht und D) einen textilen Träger umfasst oder daraus gebildet ist.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mono- oder Multischicht-System gefärbt, transparent oder transluzent ist.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mono- oder Multischicht-System auf dem Träger ein Kunstleder oder ein Film ist.
  13. Mono- oder Multischicht-System, umfassend mindestens eine mit recyceltem Polyvinylbutyral (PVB) gebildete PVB-Schicht, auf einem Träger.
  14. Mono- oder Multischicht-System nach Anspruch 13, erhältlich nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 12.
  15. Verwendung eines Mono- oder Multischicht-Systems nach Anspruch 13 oder 14 als Kunstleder oder als transluzenten und/oder transparenten Film oder als transluzente und/oder transparente Folie, insbesondere als Leinwand, Display oder Signalpanel.
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