Abbaubare Textilbeschichtung auf PBS-Basis

BMWi INNO-KOM 49MF180159 | Laufzeit: 03.2019 – 08.2021 Oliver Klimmt, Kristin Trommer, FILK Freiberg
  • Categories:
  • Biogene Rohstoffe
  • Technische Textilien/Composite

Ausgangssituation

Erderwärmung, Klimawandel, „erneuerbare Energie“ und Umwelt­schutz sind einige Schlag­worte, die sowohl in der Bevölkerung als auch in der Politik immer mehr in das Bewusst­sein rücken und das individuelle, gesellschaftliche und politische Handeln beeinflussen.

Auch in der Textil­industrie ist in diesem Zusammen­hang ein Trend hin zu nachhaltigen Konzepten zu beobachten. Im Bereich der Textil­beschichtung äußert sich dieser Trend in der Entwicklung von umwelt­verträglichen Beschichtungs­stoffen. In der Vergangen­heit wurde vor diesem Hinter­grund der Einsatz von Poly­lactid (PLA) als Beschichtungs­stoff untersucht. Ein weiteres für die Textil­beschichtung potentiell geeignetes, nachhaltiges und biologisch abbaubares Polymer könnte der Polyester Poly­butylen­succinat (PBS) sein. PBS ist ein thermo­plastisch verarbeit­barer Kunststoff, der sich sowohl aus fossilen als auch aus nachwachsenden Rohstoffen synthetisieren lässt. PBS wird zudem durch verschiedene Mikro­organismen zersetzt. Es kann daher als Bio-Polymer bezeichnet werden, das sowohl nachhaltig hergestellt als auch biologisch abgebaut werden kann. Mit einer Glas­übergangs­temperatur im Bereich von -45 °C bis -10 °C kann beim Einsatz von PBS als Beschichtungs­stoff auf zusätzliche Weich­macher verzichtet werden.

Projektziel

Ziel des FuE-Vorhabens war die Etablierung eines Verfahrens zur Erzeugung eines vollständig biologisch abbaubaren Verbund­materials. Dabei lag der Fokus der Forschungs­tätigkeit sowohl auf der Entwicklung des Beschichtungs­systems als auch auf der Ermittlung geeigneter Prozess­parameter. Als Schicht­träger (Gewebe, Vlies­stoffe) sollten Produkte auf Basis von Natur­fasern (Flachs, Hanf etc.) und/oder biologisch abbaubaren Polymeren (PLA) eingesetzt werden.

Lösungsweg

Der Lösungsansatz beruhte einerseits auf der Erzeugung von Schicht­verbunden bestehend aus einem kompostier­baren Polymer für die Gewebe­beschichtung (PBS) und einem biologisch abbaubaren Träger­material (Hanf, Flachs, PLA). Andererseits sollte die Kompostier­barkeit aus mehreren Komponenten bestehender, biologisch abbaubarer Schicht­verbunde nachgewiesen werden.

Der Schwerpunkt der Arbeiten lag auf der Verbund­erzeugung. Diese sollte vorzugs­weise durch Extrusions­beschichtung erfolgen. Dazu wurden zunächst Extrusions­versuche durchgeführt. Ziel war die Erzeugung dünner Folien aus PBS. Die Verarbeitungs­bedingungen für die Beschichtungs­versuche konnten so abgeschätzt werden. Begleitet wurden die Versuchs­serien von einer Reihe an Charakterisierungs­versuchen zur Bestimmung der Material­eigenschaften. So konnten anhand der dabei erhaltenen Ergebnisse Verarbeitungs­parameter-Eigenschafts­beziehungen abgeleitet werden. 

Der Nachweis der Kompostier­barkeit des erzeugten Material­verbundes war ein zweiter Schwer­punkt der Arbeiten. Hierzu wurden Kompostier­versuche durchgeführt. Ein grund­sätzlicher Versuchs­aufbau bestand aus einer Gegenüber­stellung von Verbund und den jeweiligen Einzel­materialien. So konnten mögliche Wechsel­wirkungen im Schicht­verbund im Vergleich zur jeweiligen Einzel­komponente beschrieben werden.

Ergebnisse | Nutzen

Auf Basis zahlreicher Versuchs­reihen wurde ein Verfahren zur Erzeugung vollständig biologisch abbaubarer Textil­verbunde im Extrusions­beschichtungs­verfahren etabliert. Die Abbau­prozesse konnten qualitativ durch Feld­versuche in Garten­kompostern beschrieben werden. Dabei wurde eine deutliche Abhängig­keit der Abbau­dauer vom verwendeten textilen Träger­material festgestellt. Prinzipiell gilt, dass biologisch abbaubare Träger­materialien den Abbau­prozess im Verbund begünstigten.

   

Bericht anfragen

Danksagung

Das Forschungs­vorhaben „Abbaubare Textil­beschichtung auf PBS-Basis“, Reg.-Nr.: 49MF180159 wurde anteilig vom Bundes­ministerium für Wirt­schaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundes­tages innerhalb des Förder­programms „FuE-Förderung gemein­nütziger externer Industrie­forschungs­einrichtungen – Innovations­kompetenz (INNO-KOM) – Modul Markt­orientierte Forschung und Entwicklung (MF)“ über den Projekt­träger EuroNorm GmbH gefördert. Wir bedanken uns für die gewährte Unter­stützung.

Contact

FILK Freiberg Institute gGmbH
Meißner Ring 1-5
09599 Freiberg

GERMANY

Fon: +49-(0)3731-366-0
Fax: +49-(0)3731-366-130
E-Mail: mailbox@filkfreiberg.de