Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Wärmestabiler Schmelzklebstoff auf Basis Initiator-funktionalisierter Wärmeabsorberkapseln zur Erhöhung der Aufbereitungsbeständigkeit von Textillaminaten bei Trocknungsprozessen

Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist eine Erhöhung der Aufbereitungsbeständigkeit von Textillaminaten bei Trocknungsprozessen. Dazu wird ein wärmestabiler Schmelzklebstoff auf Basis Initiator-funktionalisierter Wärmeabsorberkapseln (mikroverkapselte Phasenwechselmaterialien (PCMs) mit Isocyanat- und UV-Initiator-Gruppen in ihrer Hülle) entwickelt. Bei der Laminierung werden die Wärmeabsorberkapseln zum einen über die Isocyanat-Gruppen kovalent in das Netzwerk des Schmelzklebstoffs eingebunden; zum anderen kommt es durch Aktivierung der UV-Initiator-Gruppen zur Ausbildung von kovalenten Bindungen zum Oberstoff des Textillaminats. Eine ausreichend hohe Temperatur und eine homogene Temperaturverteilung bei der Laminierung werden durch Zugabe von NIR-Absorbern zum wärmestabilen Schmelzklebstoff erzielt, wodurch eine niedrige Viskosität des Schmelzklebstoffs und eine optimale Durchdringung des Oberstoffs sichergestellt werden. Die Aktivierung der UV-Initiator-Gruppen sowie die Anregung der NIR-Absorber erfolgen prozessintegriert bei der Laminierung mittels geeigneter Lichtquellen. Der wärmestabile Schmelzklebstoff besitzt eine mit herkömmlichen Schmelzklebstoffen vergleichbare hohe Elastizität und mechanische Stabilität bei deutlich erhöhter Haftung am Oberstoff. Im Finishprozess nehmen die mikroverkapselten PCMs bei Erreichen ihrer Schmelztemperatur (z. B. 105 °C) Wärmeenergie durch einen Schmelzvorgang auf. Hierdurch erhöht sich die Temperatur des wärmestabilen Schmelzklebstoffs nicht weiter und er weicht nicht auf. Somit wird die thermische Schädigung der hochwertigen Textilien verhindert. Beim Abkühlen der Textilien bzw. des wärmestabilen Schmelzklebstoffs werden die Wärmeabsorberkapseln automatisch regeneriert. Den ca. 2.300 textilen Dienstleistern (vorwiegend KMU) wird durch die Projektergebnisse PSA aus Textillaminaten mit deutlich erhöhter Aufbereitungsbeständigkeit zur Verfügung stehen, woraus wirtschaftliche Vorteile von über 9,4 Mio. €/a resultieren.

Ergebniszusammenfassung:

Bei hochwertiger persönlicher Schutzausrüstung (PSA) ist häufig eine atmungsaktive sowie wasser- und windundurchlässige Membran zwischen einem Oberstoff und einem Innenfutter positioniert. Oberstoff und Membran sind durch einen Schmelzklebstoff fest verbunden. Bei der Trocknung von PSA aus Textillaminat tritt während der Finishbehandlung aufgrund der mehrschichtigen Textilkonstruktion und der zur Gewährleistung einer ausreichenden Trocknung auch der inneren Formteilschichten angewandten hohen Heißlufttemperaturen eine Textilschädigung mit der Folge eingeschränkter Funktionalität auf. Die häufig auftretende partielle Delaminierung ist meist darin begründet, dass sich die Textilschichten aufgrund des Aufweichens des eingesetzten Schmelzklebstoffs und der unzureichenden Haftung des aufgeweichten Schmelzklebstoffs am Oberstoff gegeneinander verziehen.

Um die Aufbereitungsbeständigkeit von Textillaminaten bei Trocknungsprozessen zu erhöhen, wurde daher ein wärmestabiler Schmelzklebstoff auf der Basis von Initiator-funktionalisierten Wärmeabsorberkapseln entwickelt. Die Initiator-funktionalisierten Wärmeabsorberkapseln konnten während des Herstellungsprozesses in das Bindemittel des Schmelzklebstoffes eingearbeitet werden und so homogene wärmestabile Schmelzklebstoffe realisiert werden. Bei der Laminierung werden die Wärmeabsorberkapseln über die vernetzenden Gruppen in ihrer Hülle kovalent in das Netzwerk des Schmelzklebstoffs eingebunden, und es kommt zur Ausbildung kovalenter Bindungen zum Oberstoff. Im Finishprozess nehmen die mikroverkapselten Phasenwechselmaterialien (PCMs) bei Erreichen ihrer Schmelztemperatur Wärmeenergie auf. Hierdurch erhöht sich die Temperatur des wärmestabilen Schmelzklebstoffs nicht weiter, und er weicht nicht auf. Somit wird eine thermische Schädigung PSA vermindert. Beim Abkühlen unter den Schmelzpunkt des Phasenwechselmaterials erstarrt dieses wieder, und die Wärmeabsorberkapseln werden automatisch regeneriert.