SO ENTSTEHT NACHHALTIGES KUNSTLEDER

Die Produktion selbst wird auch immer nachhaltiger. Kunstleder auf PU-Basis lassen sich heute weitgehend ohne schädliche Lösungsmittel herstellen. Das war früher anders. Vor allem die Verwendung von Dimethylformamid (kurz DMF) war für lange Zeit ein Makel der PU-Kunstlederproduktion. Es dient dazu, den Kunststoff in gelöster Form auf die Textilbahn aufzutragen. Beim Fällen und Trocknen entweicht das Lösemittel, zurück bleibt die PU-Schicht. Mit viel Wasser müssen dann DMF-Rückstände ausgewaschen werden. Weil DMF schädlich für Umwelt und Arbeiter ist, hat man ihm den Kampf angesagt. Im vergangenen Jahr hat die EU die Richtlinien für den Verkauf von Produkten selbst mit minimalem DMF-Gehalt nochmals verschärft. Auch Chinas Regierung macht Druck, um DMF und andere Lösemittel in der Indus­trie zu reduzieren. Und mehr als 170 Modeunternehmen haben sich zusammengeschlossen, um Chemikalien wie DMF aus ihren Lieferketten vollständig zu verbannen.

Längst bietet die Industrie weniger problematische Alternativen. So lassen sich Schaumschicht, Deckschicht und Schutzlack aus Polyurethan als wässrige Dispersion auftragen, ein Gemisch fast ausschließlich aus Wasser und PU-Mikropartikeln. Im Trocknungsofen wird dann nur noch Wasser verdunstet statt Lösungsmittel. Marktpro­gnosen zufolge soll sich zwischen 2021 und 2027 der Anteil des Dispersionsverfahrens allein in Chinas PU-Kunstlederproduktion etwa versechsfachen. Evonik fördert diesen Trend mit Produkten für das Verfahren.

Jedoch war in der Vergangenheit die Herstellung einer auf wässrigen PU-Dispersionen basierenden Schaumschicht in gewünschter Qualität schwierig. Es fehlte an speziell für diese Anwendung optimierten Schaum­stabi­lisatoren. Entwickler aus dem Evonik-Geschäftsgebiet Comfort & Insulation haben an dieser Stelle angesetzt, um mit ihren Schaumadditiven mit dem Markennamen Ortegol P die technologische Lücke zu füllen. Außerdem verbessern sie bei der Herstellung des Kunst­leders deutlich die Energie-, Rohstoff- und Emissionsbilanz und basieren zu 100 Prozent auf pflanzlichen Rohstoffen.

Zugleich arbeitet Evonik im Chemiepark Marl an weiteren alternativen Technologien. „Es geht auch ganz ohne Wasser“, sagt Denis Pukrop. Er hat im Geschäftsgebiet Crosslinkers ein Verfahren mitentwickelt, mit dem sich die PU-Deckschicht moderner Kunstleder effi­zient, einfach und umweltverträglich aus Reaktivsystemen auftragen lässt. In einigen Industrien ist das sogenannte 2K-Verfahren schon gang und gäbe. So nutzen es metallverarbeitende Unternehmen zum Beispiel, um Bleche widerstandsfähig zu beschichten.

2K steht für „zwei Komponenten“: Die chemischen Reaktionsbausteine für lange Kunststoffmoleküle werden flüssig vermischt und aufgetragen, um die Polymerisation auf dem Trägermaterial in Gang zu setzen. „Man kennt das von Zweikomponentenklebern aus dem Baumarkt“, sagt Pukrop. „Sobald die Partien verrührt sind, startet die Polymerisation, und die Mischung härtet aus.“ Beim Polyurethan werden dazu Polyole – drei- und höher­wertige Alkohole – eingesetzt, die mit dem richtigen Crosslinker zu einem Netz aus langkettigen Poly­urethan­molekülen aushärten.

Im 2K-Verfahren entsteht binnen Minuten eine Kunststoffschicht auf dem Trägermaterial, ohne dass Wasser oder Lösemittel entfernt werden müssten. „Um den Prozess zu beschleunigen, reicht eine viel kürzere Zeit im Ofen mit entsprechend niedrigem Energieeintrag“, sagt Pukrop. Ein Schlüsselprodukt dazu ist Vestanat IPDI, chemisch ausgedrückt cycloaliphatisches Isophoron­diiso­cyanat, das die Trocknung und Härtung solcher Beschichtungen verbessert. Auch im Dispersionsverfahren spielt es deshalb eine wichtige Rolle. Ganz nebenbei macht es die Beschichtung licht- und wetterstabil. „Man könnte also den UV-Schutz gleich in die Deckschicht einbauen und sich eine zusätzliche Schutzlackierung sparen“, erklärt Pukrop. Weiterer Pluspunkt: Evonik bietet das Produkt – wie inzwischen all seine Isophoronprodukte aus Herne – aus erneuerbaren Rohstoffen an. Die Ökobilanz weist im obigen Beispiel einen Anteil von 75 Prozent erneuerbarem Kohlenstoff aus.

Das von Evonik speziell für die Kunstlederproduktion optimierte 2K-Verfahren bietet Vorteile für Effizienz und Nachhaltigkeit. Und doch hat es einen Haken. Die Handhabung ist vor allem in der Lackindustrie eta­bliert, für die Hersteller von Kunstleder ist sie jedoch neu und unter anderem wegen der Reaktivität der Komponenten nicht ganz einfach. Da die Reaktion automatisch beginnt, ist gutes Timing wichtig. Einmal angemischt, ist die Verbindung der zwei Komponenten nicht mehr zu stoppen. „Bei einem Produktwechsel fallen somit Reste an, was Abfall und Kosten produziert“, erklärt Pukrop.

Der Experte hat daher ein weiteres Verfahren für die Kunstlederherstellung fit gemacht. Im sogenannten 1K-Verfahren wird nur eine Komponente eingesetzt. Darin sind die gleichen Bestandteile wie beim 2K-Verfahren bereits vorgemischt. Sie lassen sich zusammen transportieren und problemlos handhaben. Der Trick: Die Polymerreaktion wird chemisch blockiert. Erst durch ein kurzes Erhitzen auf 130 bis 150 Grad löst sich die ­Blockierung, und die Polymerisation beginnt. ­Evonik bietet derart blockierte Vernetzer bereits für andere Industrien an – für Pulverbeschichtungen zum Beispiel. Das neu patentierte Verfahren wurde für die Kunstleder­produktion optimiert, etwa um besonders flexible und dehnbare Beschichtungen zu ermöglichen. „Für die Hersteller heißt das außerdem, dass sie nicht so viel Neues in der Handhabung lernen müssen und weniger an ihren Produktionsprozessen umzurüsten brauchen“, erklärt Guido Streukens, Leiter der Anwendungstechnik für ­Vestanat in Marl. Das Blockierungsmittel gibt beim Lösen der Blockierung lediglich Alkohol in kleinen Mengen frei.

Noch beginnt die Branche erst damit, lösemittel­basierte Verfahren in größerem Stil durch wasser­basierte zu ersetzen. Und auch das 2K-Verfahren wird bislang in wenigen, speziellen Anwendungen eingesetzt. Aber die Vorteile der modernen 1K-Technik summieren sich: kein Einsatz von Lösemitteln, drastisch geringerer Wasser- und Energieverbrauch als beim Dispersionsverfahren und noch weniger Produktionsaufwand und Abfälle als beim 2K-Prozess. Könnte gut sein, dass sich wegen solcher guten Gründe bald neben Tesla, Stella und Peta viel mehr Freunde des veganen Leders finden werden.

Infografik und Film: Maximilian Nertinger
Fotos: Robert Eikelpoth (5), FILK Freiberg Institute gGmbH / Ren Jungnickel, Picture Alliance / Hendrik Schmidt / dpa-Zentralbild / dpa, Desserto, Stephan Abry
Illustration: Oriana Fenwick / Kombinatrotweiss mit Fotovorlage von Stefan Eisenburger