Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF)
Körschtalstr. 26
73770 Denkendorf

2221NR012A

01.07.2021

Für die PHA Proben geringer Menge wurden Minirakeln beschafft und DIN A4 Gewebemuster beschichtet. Die Messung der Schmelzpunkte und Glasübergangstemperaturen mithilfe von dynamischer Differenzkalorimetrie (DSC) und der Zersetzungstemperaturen mittels thermogravimetrischer Analyse (TGA) ermöglichten das Verarbeitungsfenster für die PHA zu bestimmen. Es zeigte sich, dass PHA "FhG-C6" nicht geeignet ist, da Bestandteile beim Erhitzen knapp oberhalb der Raumtemperatur verdampfen. Die rheologischen Analysen an den übrigen Polymeren ermöglichte die Bestimmung geeigneter Viskositätsfensters für den Rakelauftrag. Für alle PHA außer "FhG-C8" wurde ein verarbeitbares Viskositätsfenster innerhalb von 1.000-10.000 mPa·s gefunden. Die in ausreichender Menge verfügbaren PHA wurden für Beschichtungsversuche auf Baumwolle, Polyester und Polyamid verwendet. Ferner wurden Acrylat- und Polyurethan-beschichtete Gewebe aus den gleichen Materialien als Referenz eingesetzt. Grundsätzlich wurde bei jeder PHA-Variante eine gute Haftung am Textil festgestellt. Die REM-Untersuchungen zeigten, dass der Rakelauftrag in einigen Fällen zu einer vollständigen Abdeckung der textilen Fläche führt. Auch bei nicht-vollständiger Abdeckung führt die Beschichtung zu einer Verklebung benachbarter Fasern. Dies bewirkt eine Steigerung der Biegesteifigkeit und damit eine Versteifung des textilen Griffs. Abhilfe zeigt die Verringerung des Rakelspalts bei der Beschichtung des Textils. Martindale-Prüfungen mit 20.000 Scheuerzyklen ergaben, vergleichbar mit den Benchmarkgeweben, eine geringe Schädigung des Textils. Die Hochskalierbarkeit der Beschichtungsmethoden ist grundsätzlich möglich, da die Prozesse hierfür etabliert sind. Die phys. Eigenschaften der Polymere, die für den Hotmeltauftrag benötigt werden, können durch Variation von Polymerzusammensetzung und –mischungsverhältnis eingestellt werden. Für den Dispersionsauftrag in wässrigem Medium sind weitere grundsätzliche Entwicklungsarbeiten erforderlich.

Ziel des Vorprojekts ist die Bewertung des technischen Potentials zum erstmaligen Einsatz von Polyhydroxyalkanoat (PHA), einem mikrobiell hergestellten Biopolymer, als Beschichtungsmittel in der Textilindustrie. Im Vorprojekt soll untersucht werden, ob insbesondere die bisher in der Textilveredlung eingesetzten Beschichtungssysteme auf Basis erdölbasierter Polyacrylate (PAC) und Polyurethane (PUR) prinzipiell durch PHAs mittlerer Kettenlänge (mcl-PHAs) oder durch PHA-Copolymere kürzerer Kettenlänge (scl-PHA) ersetzt werden können. Die Wirtschaftlichkeit des mikrobiellen PHA-Herstellungsprozesses aus nachwachsenden Rohstoffen und der Einsatz des PHAs in Textilprozessen wird anhand vorab definierter Kennwerte bewertet und das Optimierungspotential evaluiert. Die DITF Denkendorf erarbeitete die Herabskalierung von textiltechnischen Prüfungen und des Hotmelt- Beschichtungsverfahrens. Zur Evaluierung der Prozessierbarkeit der PHA wurden polymeranalytische Untersuchungen durchgeführt. Nach der Hotmelt-Beschichtung erfolgten an den DITF Textilprüfungen hinsichtlich Scheuerbeständigkeit, Biegesteifigkeit und die optische Bewertung anhand Rasterelektronenmikroskopie (REM). Anhand der Erkenntnisse aus den Experimenten wurde die technische Skalierbarkeit und das Potential für den Einsatz von PHA als textiles Beschichtungsmedium ermittelt.