EP3885486A1 - Kunstleder sowie ein verfahren zum separieren des textilen trägers desselben - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an artificial leather which comprises a textile carrier and a multi-layer coating composite based on plastic compounds applied to the textile carrier, the layer applied directly to the textile carrier as an adhesive layer firmly bonding the coating composite to the textile carrier.
- a textile carrier Facing away from the visible surface, a textile carrier is usually provided, which can be designed as a woven fabric, scrim, knitted fabric or fleece on the basis of natural and / or synthetic fibers.
- a textile carrier Facing away from the visible surface, a textile carrier is usually provided, which can be designed as a woven fabric, scrim, knitted fabric or fleece on the basis of natural and / or synthetic fibers.
- PVC polyvinyl chloride
- the textile carrier usually has a chemical composition that differs from the chemical composition of the coating composite, such artificial leather cannot be sorted into a recycling process after its useful life has expired. Rather, the artificial leather, which is a composite system made up of the textile carrier and the composite coating, has so far only been shredded and then pressed in a further step into inferior recycled products in order to generate a usable low-cost variant. Only in the few exceptional cases in which the coating composite and the textile carrier come from the same group of materials, for example polyurethane, has it been possible to carry out single-type recycling up to now. This appears to be in need of improvement.
- the object of the invention is to propose an artificial leather which enables easy and complete separation of the textile carrier from the coating composite applied to it after the useful life has been exceeded, in order to allow the components of the artificial leather to be processed according to type, ie. H. textile carrier on the one hand and coating composite on the other.
- the invention proposes the design of an artificial leather with the features of claim 1.
- the invention proposes that artificial leather be modified in such a way that the plastic mass of the adhesive layer contains energy-absorbing additives and, under the action of suitable electromagnetic radiation and / or electron beams, the adhesive layer can be heated by means of the energy-absorbing additives in such a way that the firm connection to the textile carrier is broken, so that the textile carrier can be separated from the composite coating.
- a typical structure of artificial leather usually consists of a multi-layer composite with up to eleven layers. For example, in the area of the visible surface, these are designed as lacquer layers based on polyurethane, acrylates, PVC or fluorine. These layers of lacquer are made very thin compared to the other layers of the composite coating and weigh very little in a direct comparison of mass. Further layers, usually arranged below the lacquer layers, are the so-called top layer, which determines the coloring and functional properties, such as abrasion and environmental properties, a volume layer that adjoins the textile carrier and can be foamed, for example, and ultimately the Adhesive layer, which firmly connects the aforementioned layers of the coating composite with the textile carrier and is applied to the surface of the textile carrier.
- these energy-absorbing additives can, however, be heated within the plastic mass of the adhesive layer serving as a matrix, which selectively increases the temperature of the adhesive layer in the artificial leather to such an extent that the adhesion to the textile carrier and / or the adjoining further layer of the composite coating is lost or canceled at least to the extent that the composite coating is separated from the textile carrier and these separated components can then be fed to a correspondingly sorted further processing, for example for the purpose of reprocessing.
- the heating of the adhesive layer by means of the radiation used can be carried out significantly faster than the heat dissipation through thermodynamic processes into the adjacent layers allows. This results in the desired selective separation of the textile carrier from the adhesive layer.
- the heating of the adhesive layer brought about by means of electromagnetic radiation and / or electron beams is limited only to this adhesive layer, the remaining layers of the coating composite and the textile carrier remain largely unaffected by heat. In this respect, there is only a thermal weakening of the adhesive layer.
- the energy-absorbing additives are based on metal particles, ionic compounds such as salts, semiconductor compounds, e.g. based on silicon or silicon carbide, graphite particles, carbon nanotubes, soot particles, conductive polymers such as polyaniline and / or ionic liquids.
- the adhesive layer modified according to the invention is a so-called lamination film, for example based on polyurethane, which is pigmented with a suitable amount of carbon black particles.
- the adhesive layer can be irradiated by means of any suitable electromagnetic radiation in order to heat the additives, with induction, microwave or infrared radiation in particular being considered suitable in the case of electromagnetic radiation. Electron beams can also be used to heat the additives, both individually and in combination.
- the irradiation of the artificial leather by means of infrared radiation with a wavelength of 800 to 2000 nm when using an adhesive layer provided with appropriate additives absorbing infrared radiation is considered to be suitable.
- microwave radiation can also be used to introduce the desired energy into the material and heat the adhesive layer.
- Induction beams can be used for magnetic and magnetizable additives, for example ferromagnetic additives as well as additives which are induction-sensitive will. This also applies to the use of aluminum particles as energy-absorbing additives.
- the invention proposes that the energy-absorbing additives are incorporated in a concentration of 0.001% to 25% (phr) in the plastic mass of the adhesive layer, which is present, for example, as a lamination or adhesive coating within the artificial leather according to the invention.
- concentration of the additives within the adhesive layer should preferably be approximately 0.01 to 10% (phr).
- concentrations as well as radiation intensities and durations can easily be determined by a person skilled in the art on the basis of the attainable tendency to separate between the textile carrier and the composite coating.
- the synthetic leather according to the invention can in particular have an adhesion layer based on polyurethane, which can also be partially crosslinked, so that the adhesion layer, however, still has thermoplastic properties.
- adhesive layers based on polyurethane it is also possible, for example, to use and process adhesive coats based on acrylates, polyvinyl chloride, copolymers based on or mixed with vinyl alcohols and vinyl acetates, which are present in artificial leather structures and act as an adhesive layer.
- a method according to the invention for separating the textile carrier of a previously described artificial leather after its useful life has been reached or exceeded provides that the artificial leather provided is irradiated with suitable electromagnetic radiation and / or electron beams in such a way that the adhesive layer is heated to a temperature at which the firm connection between the adhesive layer and the textile carrier is broken.
- the composite coating can then be detached from the textile carrier and fed to a separate processing step in each case, in order, for example, to enable pure processing in selected recycling paths.
- the composite of textile carrier and coating composite forming the artificial leather is incubated with a suitable energy source in order to heat the adhesive layer and to reduce the adhesion to the other layers of the coating composite and the textile carrier that a separation of the textile carrier from the coating composite is made possible.
- infrared and / or microwave radiation in particular, can be used as electromagnetic radiation. If infrared radiation is used, a wavelength of 800 to 2000 nm is considered to be particularly suitable.
- the synthetic leather according to the invention and the method make it possible, for example, to irradiate a seat cover material made of the synthetic leather according to the invention directly in the installed state with the appropriate electromagnetic radiation and / or electron beams so that the upper layers formed from the coating composite can be removed from the textile carrier.
- sections or strips of the artificial leather to be recycled can also be fed to a corresponding irradiation device.
- the speed of separation of the textile carrier from the coating composite can be adjusted according to the prevailing energy absorption or the achievable energy input.
- the heating of the adhesive layer by the irradiation takes place significantly faster than the heat dissipation through thermodynamic processes in adjacent layers, there is a selective detachment between the textile carrier and the heated adhesive layer.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Kunstleder, welches einen textilen Träger und einen mehrere Schichten umfassenden und auf den textilen Träger aufgebrachten Beschichtungsverbund auf Basis von Kunststoffmassen umfasst, wobei die auf den textilen Träger unmittelbar aufgebrachte Schicht als Adhäsionsschicht den Beschichtungsverbund haftfest mit dem textilen Träger verbindet.
- Kunstleder der eingangs genannten Art sind vielfältig bekannt und finden beispielsweise als Bezugsmaterial für Sitzmöbel und Automobilinnenräume umfangreiche Verwendung. Der sichtbaren Oberfläche abgewandt wird üblicherweise ein textiler Träger vorgesehen, der auf Basis von Natur- und/oder Kunstfasern als Gewebe, Gelege, Gestrick oder Vlies ausgebildet sein kann. Auf den textilen Träger werden mehrere diskrete Schichten eines Beschichtungsverbundes auf Basis von Kunststoffmassen aufgebracht, die üblicherweise auf Polyvinylchlorid (PVC), Polyolefinen oder Polyurethanen basieren.
- Da der textile Träger üblicherweise eine von der chemischen Zusammensetzung des Beschichtungsverbundes abweichende chemische Zusammensetzung aufweist, kann ein solches Kunstleder nach Ablauf seiner Gebrauchsdauer nicht sortenrein in einen Recyclingprozess aufgenommen werden. Vielmehr kann das Kunstleder, welches ein Verbundsystem aus dem textilen Träger und den Beschichtungsverbund darstellt, bislang lediglich geschreddert und dann in einem weiteren Schritt zu minderwertigen Recyclatprodukten verpresst werden, um eine verwertbare Low-Cost Variante zu generieren. Lediglich in den wenigen Ausnahmefällen, in denen der Beschichtungsverbund und der textile Träger aus der gleichen Materialgruppe, beispielsweise Polyurethan entstammen, kann bislang ein sortenreines Recycling durchgeführt werden. Dies erscheint verbesserungswürdig.
- Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kunstleder vorzuschlagen, welches eine leichte und vollständige Trennung des textilen Trägers vom darauf aufgebrachten Beschichtungsverbund nach Überschreiten der Nutzungsdauer ermöglicht, um eine sortenreine Aufbereitung der Komponenten des Kunstleders, d. h. textiler Träger einerseits und Beschichtungsverbund andererseits, zu ermöglichen.
- Insoweit ist es auch Gegenstand der Erfindung, ein Verfahren zum Separieren des textilen Trägers eines derartigen Kunstleders vom Beschichtungsverbund vorzuschlagen.
- Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß die Ausgestaltung eines Kunstleders mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 vorgeschlagen.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Die Erfindung schlägt vor, dass Kunstleder dahingehend zu modifizieren, dass die Kunststoffmasse der Adhäsionsschicht energieabsorbierende Additive enthält und unter Einwirkung geeigneter elektromagnetischer Strahlung und/oder Elektronenstrahlung die Adhäsionsschicht mittels der energieabsorbierenden Additive derart erwärmbar ist, dass die haftfeste Verbindung zum textilen Träger aufgehoben wird, sodass der textile Träger vom Beschichtungsverbund getrennt werden kann.
- Ein Kunstleder üblichen Aufbaus besteht in der Regel aus einem Mehrschichtverbund mit bis zu elf Schichten. Diese sind zum Beispiel im Bereich der sichtseitigen Oberfläche als Lackschichten auf Basis von Polyurethan, Acrylaten, PVC oder Fluor ausgebildet. Diese Lackschichten sind im Vergleich zu den übrigen Schichten des Beschichtungsverbundes sehr dünn ausgeführt und wiegen im direkten Massevergleich sehr gering. Weitere, üblicherweise unterhalb der Lackschichten angeordnete Schichten sind die sogenannte Deckschicht, welche die Farbgebung und funktionalen Eigenschaften, wie Abrieb und Umwelteigenschaften bestimmt, eine in Richtung auf den textilen Träger anschließende Volumenschicht, welche beispielsweise geschäumt sein kann, sowie letztlich die Adhäsionsschicht, welche die vorangehend genannten Schichten des Beschichtungsverbundes mit dem textilen Träger haftfest verbindet und insoweit auf der Oberfläche des textilen Trägers aufgebracht ist. Im Rahmen der Erfindung wurde festgestellt, dass in diese Adhäsionsschicht ein geeigneter Anteil energieabsorbierender Additive eingebracht werden kann, welche erfindungsgemäß das Adhäsionsverhalten der Adhäsionsschicht zum textilen Träger sowie der gegenüberliegend angrenzenden weiteren Schicht des Beschichtungsverbundes nicht oder nicht nennenswert verschlechtern.
- Durch Einwirkung einer geeigneten elektromagnetischen Strahlung und/oder Elektronenstrahlung bzw. entsprechender Energiequelle können diese energieabsorbierenden Additive allerdings innerhalb der als Matrix dienenden Kunststoffmasse der Adhäsionsschicht aufgeheizt werden, wodurch sich selektiv die Temperatur der Adhäsionsschicht im Kunstleder soweit erhöht, dass die Haftung zu dem textilen Träger und/oder der angrenzenden weiteren Schicht des Beschichtungsverbundes zumindest soweit verloren geht bzw. aufgehoben wird, dass der Beschichtungsverbund vom textilen Träger getrennt und anschließend diese voneinander getrennten Komponenten einer entsprechenden sortenreinen Weiterverarbeitung zum Beispiel zum Zwecke der Wiederaufbereitung zugeführt werden können.
- Erfindungsgemäß kann die Erwärmung der Adhäsionsschicht mittels der eingesetzten Strahlung deutlich schneller durchgeführt werden, als die Wärmeabführung durch thermodynamische Prozesse in die benachbarten Schichten erlaubt. Dadurch kommt es zu der gewünschten selektiven Abtrennung des textilen Trägers von der Adhäsionsschicht.
- Da die mittels der elektromagnetischen Strahlung und/oder Elektronenstrahlung bewirkte Erwärmung der Adhäsionsschicht lediglich auf diese Adhäsionsschicht beschränkt ist, bleiben die übrigen Schichten des Beschichtungsverbundes sowie der textile Träger thermisch weitgehend unbeeinflusst. Es findet insoweit lediglich eine thermische Schwächung der Adhäsionsschicht statt.
- Nach einem Vorschlag der Erfindung sind die energieabsorbierenden Additive auf Basis von Metallpartikeln, ionischen Verbindungen, wie Salzen, Halbleiterverbindungen, z.B. auf Basis von Silizium oder Siliziumcarbid, Graphitpartikeln, Kohlenstoff-Nanoröhrchen, Rußpartikeln, leitfähigen Polymeren, wie Polyanilin und/oder ionischen Flüssigkeiten ausgebildet.
- Im einfachsten Fall handelt es bei der erfindungsgemäß modifizierten Adhäsionsschicht um einen sogenannten Kaschierfilm zum Beispiel auf Basis von Polyurethan, der mit einer geeigneten Menge an Rußpartikeln pigmentiert ist.
- Die Adhäsionsschicht kann nach einem Vorschlag der Erfindung mittels jeglicher geeigneter elektromagnetischer Strahlung bestrahlt werden, um die Additive zu erwärmen, wobei im Falle elektromagnetischer Strahlung insbesondere Induktions-, Mikrowellen- oder Infrarotstrahlung als geeignet angesehen werden. Ferner kann auch Elektronenstrahlung zur Erwärmung der Additive verwendet werden, jeweils sowohl einzeln als auch in Kombination.
- Insbesondere wird die Bestrahlung des Kunstleders mittels Infrarot-Strahlung einer Wellenlänge von 800 bis 2000 nm bei Einsatz einer mit entsprechenden Infrarotstrahlung absorbieren Additiven versehenen Adhäsionsschicht als geeignet angesehen. Gleiches gilt für den Einsatz von Kohlenstoff-Nanoröhrchen als energieabsorbierende Additive, die ebenfalls mittels Infrarotstrahlung angeregt werden können.
- Bei Einsatz der Kohlenstoff-Nanoröhrchen sowie Metallpartikeln und Graphit als energieabsorbierende Additive kann auch Mikrowellenstrahlung verwendet werden, um die gewünschte Energie in das Material einzubringen und die Adhäsionsschicht aufzuheizen.
- Für magnetische und magnetisierbare Additive, beispielsweise ferromagnetische Additive wie auch Additive, welche induktionssensitiv sind, können Induktionsstrahlen verwendet werden. Dies gilt auch für den Einsatz von Aluminiumpartikeln als energieabsorbierende Additive.
- Die Erfindung schlägt vor, dass die energieabsorbierenden Additive in einer Konzentration von 0,001 % bis 25 % (phr) in die Kunststoffmasse der Adhäsionsschicht eingebracht sind, die beispielsweise als Kaschier- oder Haftstrich innerhalb des erfindungsgemäßen Kunstleders vorliegt. Vorzugsweise sollte die Konzentration der Additive innerhalb der Adhäsionsschicht etwa 0,01 bis 10 % (phr) betragen. Die jeweils geeigneten Konzentrationen sowie Strahlungsintensitäten und -dauern können vom Fachmann anhand der erzielbaren Separierneigung zwischen textilem Träger und Beschichtungsverbund leicht festgelegt werden.
- Das erfindungsgemäße Kunstleder kann insbesondere eine Adhäsionsschicht auf Basis von Polyurethan aufweisen, welche auch teilweise vernetzt sein kann, sodass die Adhäsionsschicht jedoch weiterhin thermoplastische Eigenschaften besitzt.
- Neben derartigen Adhäsionsschichten auf Basis von Polyurethan können auch z.B. in Kunstlederaufbauten vorhandene und als Adhäsionsschicht wirkende Haftstriche auf Basis von Acrylaten, Polyvinylchlorid, Copolymeren auf Basis oder in Abmischung mit Vinylalkoholen, Vinylacetaten verwendet und bearbeitet werden.
- Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Separieren des textilen Trägers eines vorangehend beschriebenen Kunstleders nach Erreichen bzw. Überschreiten seiner Nutzungsdauer sieht vor, dass das bereitgestellte Kunstleder mit geeigneter elektromagnetischer Strahlung und/oder Elektronenstrahlung bestrahlt wird, dergestalt, dass die Adhäsionsschicht auf eine Temperatur erwärmt wird, bei der die haftfeste Verbindung zwischen der Adhäsionsschicht und dem textilen Träger aufgehoben wird. Anschließend kann der Beschichtungsverbund vom textilen Träger abgelöst und einem jeweils getrennten Bearbeitungsgang zugeführt werden, um beispielsweise eine sortenreine Aufbereitung in ausgewählten Recyclingpathways zu ermöglichen.
- Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, nach der Verwendung des Kunstleders und im Recyclingprozess den das Kunstleder ausbildenden Verbund aus textilem Träger und Beschichtungsverbund mit einer geeigneten Energiequelle zu inkubieren, um die Adhäsionsschicht aufzuheizen und die Haftung zu den weiteren Schichten des Beschichtungsverbundes sowie des textilen Trägers soweit zu reduzieren, dass eine Trennung des textilen Trägers vom Beschichtungsverbund ermöglicht wird.
- Als elektromagnetische Strahlung kann insbesondere Induktions-, Infrarot- und/oder Mikrowellenstrahlung eingesetzt werden. Im Falle des Einsatzes von Infrarotstrahlung wird insbesondere eine Wellenlänge von 800 bis 2000 nm als geeignet angesehen.
- Das erfindungsgemäße Kunstleder sowie das Verfahren ermöglichen es beispielsweise, ein Sitzbezugsmaterial aus dem erfindungsgemäßen Kunstleder direkt im verbauten Zustand mit der geeigneten elektromagnetischen Strahlung und/oder Elektronenstrahlung zu bestrahlen, sodass die aus dem Beschichtungsverbund gebildeten oberen Schichten vom textilen Träger abgenommen werden können. Alternativ kann beispielsweise auch die Zuführung von Abschnitten oder Bahnen des zu recycelnden Kunstleders zu einer entsprechenden Bestrahlungseinrichtung vorgesehen werden.
- Die Separationsgeschwindigkeit des textilen Trägers vom Beschichtungsverbund kann entsprechend der vorherrschenden Energieabsorption bzw. des erzielbaren Energieeintrages eingestellt werden.
- Mit der Erfindung ist es auch möglich, separierte Multischichtverbundsysteme mit textilem Träger separat, d. h. ohne Bauteil voneinander zu trennen und einer sortenreinen Weiter- bzw. Wiederverwertung zuzuführen.
- Da erfindungsgemäß die Erwärmung der Adhäsionsschicht durch die Bestrahlung deutlich schneller erfolgt als die Wärmeabführung durch thermodynamische Prozesse in benachbarte Schichten, kommt es zu einem selektiven Ablösen zwischen dem textilen Träger und der erwärmten Adhäsionsschicht.
Claims (12)
- Kunstleder, welches einen textilen Träger und einen mehrere Schichten umfassenden und auf den textilen Träger aufgebrachten Beschichtungsverbund auf Basis von Kunststoffmassen umfasst, wobei die auf den textilen Träger unmittelbar aufgebrachte Schicht als Adhäsionsschicht den Beschichtungsverbund haftfest mit dem textilen Träger verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmasse der Adhäsionsschicht energieabsorbierende Additive enthält und unter Einwirkung elektromagnetischer Strahlung und/oder Elektronenstrahlung die Adhäsionsschicht mittels der Additive derart erwärmbar ist, dass die haftfeste Verbindung zum textilen Träger aufgehoben wird.
- Kunstleder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die energieabsorbierenden Additive auf Basis von Metallpartikeln, Ionischen Verbindungen, Halbleiterverbindungen, Graphitpartikeln, Kohlenstoff-Nanoröhrchen, leitfähigen Polymeren, Rußpartikeln und/oder ionischen Flüssigkeiten ausgebildet sind.
- Kunstleder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Adhäsionsschicht mittels Induktions-, Mikrowellen- oder Infrarotstrahlung erwärmbar ist.
- Kunstleder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Adhäsionsschicht mittels elektromagnetischer Strahlung einer Wellenlänge von 800 bis 2000 nm erwärmbar ist.
- Kunstleder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Additive in einer Konzentration von 0,001 bis 25 % (phr) in die Kunststoffmasse der Adhäsionsschicht eingebracht sind.
- Kunstleder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Additive in einer Konzentration von 0,01 bis 10 % (phr) in die Kunststoffmasse der Adhäsionsschicht eingebracht sind.
- Kunstleder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Adhäsionsschicht auf Basis von Polyurethan ausgebildet ist.
- Kunstleder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Adhäsionsschicht als Haftstrich auf Basis von Acrylaten, Polyvinylchlorid und/oder Copolymeren auf Basis oder in Abmischung von Vinylalkoholen oder Vinylacetaten ausgebildet ist.
- Kunstleder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Adhäsionsschicht zumindest teilweise vernetzt ausgebildet ist.
- Verfahren zum Separieren des textilen Trägers eines Kunstleders nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend Bereitstellen des Kunstleders und Bestrahlen des Kunstleders mit elektromagnetischer Strahlung und/oder Elektronenstrahlung, dergestalt, dass die Adhäsionsschicht auf eine Temperatur erwärmt wird, sodass die haftfeste Verbindung zwischen der Adhäsionsschicht und dem textilen Träger aufgehoben wird und anschließendes Ablösen des Beschichtungsverbundes vom textilen Träger.
- Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als elektromagnetische Strahlung Induktions-, Infrarot- und/oder Mikrowellenstrahlung eingesetzt wird.
- Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Strahlung eine Wellenlänge von 800 bis 2000 nm aufweist.
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Patent Citations (4)
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| CN105178049A (zh) * | 2015-07-23 | 2015-12-23 | 江阴市江东塑胶有限公司 | 防臭、防晒的人造革 |
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