Entwicklung neuartiger PHA-Blends für die Anwendung in flexiblen Flächenmaterialien und Beschichtungen

AUFGABENSTELLUNG

Flexible Verbundmaterialien stellen flächen- und umsatzbezogen innerhalb des Sektors der Technischen Textilien ein wichtiges Marktsegment dar. Die ein- oder mehrlagig mit Polymer beschichteten Textilien können ein breites Spektrum an anwendungstechnischen Eigenschaften abdecken und werden deshalb als Planen- und Bannermaterial, Kunstleder, Dachbahnen, Schwimmbadfolien, Fußbodenbeläge, Transportbänder, persönliche Schutzausrüstung oder textile Architektur eingesetzt. Als Beschichtungsmaterial verfügen thermoplastisch verarbeitbare biobasierte und bioabbaubare Polyester über ein großes Potential, fossile Kunststoffe nachhaltig zu ersetzen. Jedoch weisen diese Polyester in reiner Form aufgrund ihrer Kristallinität typischerweise einen spröden Charakter auf und daraus gefertigte Flächenwaren sind eher steif und wenig knickbeständig.
Eine für thermoplastische Kunststoffe zur Optimierung der Eigenschaften bewährte und auf die Biopolymere übertragbare Methode ist das Herstellen von Blends. Durch das Schmelzemischen von mindestens zwei verschiedenen Polymeren können deren Eigenschaften kombiniert und maßgeschneidert eingestellt oder neue Werkstoffe mit neuartigen Eigenschaften hergestellt werden.

PROJEKTZIEL | ARBEITSHYPOTHESE

Ziel des Forschungsprojektes ist es, durch die Kombination von amorphen und teilkristallinen Polyhydroxyalkanoaten über das Schmelzemischen neuartige, biobasierte und bioabbaubare Polymerblends zu entwickeln, die für den Einsatz als flexible Beschichtung auf Textilien geeignet sind und die Anforderungen an ein werkstoffliches Recycling erfüllen. Um die Blendeigenschaften maßgeschneidert einstellen zu können, soll eine Art Baukastenprinzip auf Basis von drei PHAs entwickelt werden. Als geeignete PHA-Typen wurden aus dem Stand der Technik teilkristallines und amorphes P3HB4HB sowie teilkristallines PHBV ermittelt, die sich in ihrer chemischen und kristallinen Struktur unterscheiden und gleichzeitig durch die gemeinsame Monomereinheit (3HB) eine gute Mischbarkeit erwarten lassen. So besteht die Möglichkeit, Blends mit hohen amorphen Anteilen als Basis für eine hohe Flexibilität herzustellen.
Es sollen gezielt Korrelationen zwischen Edukt- und Blendeigenschaften sowie der Einfluss thermoplastischer Prozessparameter auf die Schichteigenschaften der Blendmaterialien erschlossen werden.

NUTZEN | AUSBLICK

Das Projekt soll einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung nachhaltiger, biobasierter Beschichtungssysteme für Technische Textilien leisten und neue Anwendungsmöglichkeiten für Polyhydroxyalkanoate im Bereich flexibler Flächenmaterialien eröffnen. Durch die Entwicklung eines Baukastenprinzips sollen material- und prozessseitig anwendungsspezifische Eigenschaften gezielt einstellbar werden.
Das Projekt soll Industriepartner bei der Substitution fossiler Kunststoffe unterstützen, die Entwicklung recyclingfähiger Materialkonzepte ermöglichen und die Wettbewerbsfähigkeit biobasierter Verbundmaterialien in bestehenden und zukünftigen Anwendungsfeldern stärken.