Biowerkstoffe Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

 

Projekte - Details

Verbundvorhaben: Herstellung von innovativen Monofilamenten für Bürstenanwendungen aus biobasierten Hybridpolyamiden (ProPAMO); Teilvorhaben 1: Herstellung von innovativen Monofilamenten für Bürstenanwendungen

Anschrift
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
Geiselbergstr. 69
14476 Potsdam
Kontakt
Dr. Jörg Bohrisch
Tel: +49 331 568-1331
E-Mail: joerg.bohrisch@iap.fraunhofer.de
FKZ
22025812
Anfang
01.12.2016
Ende
29.02.2020
Ergebnisdarstellung
Wichtigstes Ergebnis des Vorhabens ist die Identifizierung einer Materialkombination aus Proteinhydrolysat und geeignetem Polyamid sowie die Evaluierung eines Verarbeitungsprozesses im Technikumsmaßstab, nach dem sich kontinuierlich Monofilamente für den Einsatz als Abrasivbürsten herstellen lassen. Anschließend an eine detaillierte Charakterisierung der Ausgangsmaterialien wurden Versuche zur Compound- als auch Monofilamentherstellung im Labor- sowie Technikumsmaßstab durchgeführt. Kombinationen der Polyamidklassen mit dem Proteinhydrolysat hinsichtlich Prozessparametern wie Verarbeitungstemperaturen, Verweilzeiten als auch dem Einsatz von Haftvermittlern wurden systematisch untersucht und evaluiert. Die so erzeugten Compounds wurden bezüglich des Fließverhaltens und der Kompatibilität (Elektronenmikroskopie) im erzeugten Monofilament charakterisiert. Wesentliche Ergebnisse dieser orientierenden Versuche waren: 1) Compoundierung von Polyamiden mit Proteinhydrolysat resultiert in sehr unterschiedlichen Verspinnbarkeiten (aufgrund des stark variierenden elastischen Verhaltens). 2) Insbesondere die Polyamidklassen PA6 und PA6.6 sind kompatibel mit dem Proteinhydrolysat. 3) Die Herkunft des Proteinhydrolysates wirkt sich entscheidend auf die Kristallinität und damit auf die Kompatibilität mit der Polyamidmatrix aus. Die hergestellten Compounds mit einem Proteinhydrolysatanteil von bis zu 30 Gew% wurden zu Monofilamenten unterschiedlicher Titer mittels Spinntechnologie verarbeitet. Dabei stellte sich vor allem die Möglichkeit der aktiven Entgasung während des Compoundierschrittes als wesentlich heraus. Durch eine Nachreckung können die Textil-physikalischen Eigenschaften der neuartigen biobasierten Hybridpolyamide weiter gesteigert werden. So konnten im Vergleich zum nicht additivierten Polyamid Werte für die Reißfestigkeit und den E-Modul im Bereich von 75% erreicht werden, was einen Einsatz in unterschiedlichen Applikationen wie z.B. Abrasivbürsten ermöglicht.
Aufgabenbeschreibung
Ziel des Projektes „ProPAMo" ist die innovative Veredelung von Proteinhydrolysaten mit „klassischen" Industriepolymeren zu neuen Vorprodukten, sogenannten Biohybridpolymeren. Im Zusammenwirken der Hersteller der Proteinkomponente mit potenziellen Herstellern bzw. Entwicklern dieser neuen Biohybridpolymere und dem Filament-Produzenten als deren Anwender sollen Materialbeschaffenheit, Synthesebedingungen sowie erfolgversprechende Einsatzmöglichkeiten untersucht werden. Erwartet wird ein neuartiges Biohybridpolymer mit neuen Eigenschaften, in dem bisher erdölbasierende Polymerkomponenten durch erhebliche Anteile nachwachsender Rohstoffe bei verbesserter CO2-Bilanz substituiert werden. Bei im Vergleich zu heute künftig wieder deutlich höheren Erdölpreisen wird langfristig auch eine erhebliche Kostenersparnis für die Vorprodukte bei den Herstellern der Filamente erreicht. Arbeitspaket 2: Optimierung Biohybridpolymere im Labormaßstab Laufzeit: Monate 01-18 2.1 Processing Biohybridpolymere, Labormaßstab, unoptimiertes Hydrolysat (Monat 01-05) - Compoundierungsbedingungen - Evaluierung der Fadenziehfähigkeit 2.2 Processing Biohybridpolymere; Labormaßstab, optimiertes Hydrolysat (Monat 05-18) - Compoundierungsbedingungen - Evaluierung der Fadenziehfähigkeit 2.3 Analytik der Materialeigenschaften, Biohybridpolymere, Labor (Monat 04-18) - thermische Charakterisierung (DSC, TGA, MFI, ..) - mechanische Charakterisierung (Festigkeit, Modul…) Arbeitspaket 3: Optimierte Biohybridpolymere im Technikumsmaßstab 3.1 Verarbeitung Biohybridpolymere; Technikumsmaßstab (Monat 07-24) 3.2 Analytik der Materialeigenschaften, Biohybridpolymere, Technikum (Monat 07-24) Teilprojekt 4 Spinnen/Texturierung (Pilotmaßstab), Anwendungsversuche (Monat 22-35) Laufzeit: Monate 22-35 Teilprojekt 5 CO2-/Rohstoffbilanz, Abschlussberichte (Monat 35-36) Laufzeit: Monate 35-36

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Basisdaten Nachwachsende Rohstoffe