Hydrophobierung von Flächenmaterialien aus Biopolymeren mit anorganisch-organischen Hybridsubstanzen auf Siliziumbasis

AUFGABENSTELLUNG | MOTIVATION

Wasserabweisend ausgerüstete Biomaterialien sind ökonomisch von hohem Interesse. Allerdings fehlen bisher geeignete Verfahren zur Hydrophobierung von Naturfasermaterialien. Existierende Verfahren beinträchtigen die funktionellen Eigenschaften der Materialien, sind kostenintensiv oder verwenden persistente, fluorhaltige und umweltschädliche Chemikalien.

PROJEKTZIEL | ARBEITSHYPOTHESE

Ziel des Projektes ist daher die Entwicklung eines umweltfreundlichen Verfahrens auf Basis des Sol-Gel-Verfahrens, um flächige Materialien aus hydrophilen biobasierten Fasern wie Leder oder Pilzmycel zu hydrophobieren, ohne die angenehmen haptischen und tragehygienischen Eigenschaften der Materialien zu verschlechtern. Das Sol-Gel-Verfahren auf Kieselsäurebasis ist eine chemische Methode, die auf der Hydrolyse und Kondensation von Siliziumalkoxiden basiert, die dabei zu einem dreidimensionalen Netzwerk polymerisieren. Sol-Gel-Beschichtungen kombinieren die Haltbarkeit von Keramiken mit der Flexibilität von Polymeren. Durch die große Variationsbreite bei der Wahl der Netzwerkmodifizierer und Additive wird es möglich, die Eigenschaften der Gelschichten maßgeschneidert an die Anwendungen anzupassen. Ausgehend von Standard-Sol-Gel-Systemen sollen durch systematisches Screening neue Varianten entwickelt werden, die eine offene Hydrophobierung über den gesamten Querschnitt in Leder oder Pilzmycel ermöglichen und gleichzeitig so flexibel und biegsam sind, dass Weichheit, Porosität und Wasserdampfdurchlässigkeit der Materialien nicht negativ beeinflusst werden. Weiterhin sollen geeignete Applikationsverfahren für die Sole auf Leder und Pilzmycel entwickelt werden.

NUTZEN | AUSBLICK

Die Nachfrage nach Naturfasermaterialien und chromfrei und metallsalzfrei gegerbten Ledern, die dennoch wasserabweisend sind und guten Tragekomfort und funktionelle Eigenschaften aufweisen, steigt stetig. Vor dem Hintergrund des schon bestehenden Verbots von zwei fluorhaltigen Chemikalien (PFOA, PFOS) und der zu erwartenden Ausweitung auf andere Verbindungen dieser Stoffklasse besteht ein hoher Bedarf einfach anwendbarer und nicht toxischer Hydrophobierungs-Alternativen für Leder und andere hydrophile, naturfaserbasierte offenporige Materialien, um die Fasern vor Wasser zu schützen, ohne die angenehmen Gebrauchseigenschaften solcher Materialien zu beeinträchtigen. Von dem Verfahren würden die Hersteller der wachsenden Branche der Biomaterialien und die Lederbranche profitieren.