Entwicklung nachhaltiger kreislauffähiger Verbundmaterialien

AUFGABENSTELLUNG | MOTIVATION

Flexible Verbundmaterialien werden aktuell im großen Umfang durch eine Beschichtung der textilen Trägermaterialien mit niedrigviskosen Polymerlösungen, -dispersionen oder -plastisolen, vorzugsweise in einem Streichprozess, gefertigt. Die wesentlichen Nachteile dieser Materialien liegen darin, dass die notwendigen Trocken- und Vernetzungsprozesse energetisch aufwendig sind, die Verbunde bisher nur chemisch recycelt werden können und die verwendeten Polymere wie PVC oder Polyurethan nicht biologisch abbaubar sind. 

PROJEKTZIEL | ARBEITSHYPOTHESE

Ziel des Projektes ist die Entwicklung kreislauffähiger flexibler Verbundmaterialien (Banner/ Kunstleder) auf Basis energieeffizienter thermoplastischer Herstellungsprozesse und unter Verwendung bioabbaubarer Polyester (bb-PES) sowie die Demonstration des vollständigen werkstofflichen Recyclings und der Kreislauffähigkeit der Materialien. Die nach der Trennung der Verbundmaterialien anfallenden Stoffströme, Polymer- und Faserfraktion, gehen wieder in den Herstellungsprozess der Verbundmaterialien ein. Dazu wird für die in der Polymerfraktion enthaltenen bb-PES ein Compoundierprozess entwickelt, der eine Wiederverwendung als Beschichtung erlaubt. Der Stoffstrom der Faserfraktion wird dem  Löseprozess für die Herstellung von Cellulosefasern zugeführt. Des Weiteren wird die Kaskadennutzung des für eine Beschichtung nicht mehr nutzbaren Polymeranteils als Agrarfolie evaluiert. Dabei soll  die Folie so modifiziert werden, dass sie als End-of-Life-Szenario optimal in einer industriellen Kompostierung abgebaut werden kann. Der Nachweis der Nachhaltigkeit der Rohstoffe und Produkte sowie der verwendeten Prozesse erfolgt über eine Lebenszyklusanalyse.

NUTZEN | AUSBLICK

Es wird erstmals ein geschlossener Materialkreislauf für flexible Verbundmaterialien durch die Entwicklung eines neuartigen Beschichtungsmaterials auf Basis von bb-PES in Kombination mit Cellulosefasern als textiler Festigkeitsträger möglich. Damit wird die Vermeidung bzw. drastische Verringerung von Kunststoffabfällen speziell in dem Bereich der flexiblen Verbundmaterialien erreicht. Außerdem können die neuen Polymersysteme mit thermoplastischen Verfahren (Extrusion / Kalandrieren) appliziert werden, die im Vergleich zur herkömmlichen Streichapplikation mit konvektiver Trocknung eine höhere Energieeffizienz aufweisen.