Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Pflegebefilmungen aus Flüssigmembran-separierten Komplementärphasen-Dispersionen

Ziel des beantragten Forschungsvorhabens sind Flüssigmembran-separierte Komplementärphasen-Dispersionen zur einstufigen Applikation von Pflegebefilmungen mit hoher Beständigkeit und Barrierewirkung gegenüber Schmutzkomponenten auf elastischen Bodenbelägen. Diese Dispersionen bestehen aus kationischen Polymerpartikeln (kationische Komplementärphase), die durch ladungsneutrale sphärische Flüssigmembranen von anionischen Polymerpartikeln (anionische Komplementärphase) separiert sind. Durch die Flüssigmembranen wird die Aggregation der entgegengesetzt geladenen Komplementärphasen in der Dispersion verhindert. Die Flüssigmembranen sind durch Synthese spezieller amphiphiler Moleküle so gestaltet, dass sich die Flüssigmembran-separierte kationische Komplementärphase nach Applikation der Dispersion zu Beginn des Trocknungsprozesses in Bodenbelagsnähe anreichert. Während des fortschreitenden Trocknungsprozesses kommt es zum Integritätsverlust der Flüssigmembranen, was zu der Freisetzung der kationischen Komplementärphase und deren lokaler Vermischung mit der angrenzenden anionischen Komplementärphase führt; die Komplementärphasen aggregieren aufgrund elektrostatischer Wechselwirkungen und bilden eine bodennahe, von kationischen Polymeren geprägte Schicht aus. Aufgrund der schnellen Aggregation kommt es nicht zur vollständigen Durchmischung der unteren kationischen mit der oberen anionischen Komplementärphase; die obere Deckschicht ist somit von anionischen Polymeren geprägt.

Aufgrund des hohen Vernetzungsgrads zeigen die erhaltenen Pflegebefilmungen eine hohe Beständigkeit und Barrierewirkung gegenüber Schmutzkomponenten, so dass sich der Aufwand für die Unterhaltsreinigung sowie die Grundreinigung inkl. Neubefilmung deutlich verringern lässt, ohne dass Schmutzkomponenten in elastische Bodenbeläge migrieren und diese irreparabel schädigen. Hierdurch ergeben sich für die über 19.000 Reinigungsdienstleister (vorwiegend KMU) wirtschaftliche Entlastungen von über 55 Mio. €/a.

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen des Forschungsprojektes wurde zur Verbesserung der Barrierefunktion von Pflegebefilmungen gegenüber permeativen Schmutzkomponenten sowie zur Verbesserung der Beständigkeit gegenüber schädigenden Anschmutzungen eine gegenionische Pflegebefilmung auf der Basis von Komplementärphasen-Dispersionen entwickelt. Die aus den Komplementärphasen-Dispersionen resultierenden Pflegebefilmungen bilden aufgrund von verkapselten, mit kationischen Polymeren beladenen Partikeln kationisch geprägte Domänen innerhalb der anionischen Pflegebefilmung, die durch die Kapselhüllen aus Polyurethan voneinander separiert sind, sodass eine einstufige Befilmung von elastischen Bodenbelägen erfolgen kann, ohne dass eine Koagulation der gegensätzlich geladenen Bestandteile auftritt.

Die Verkapselung der kationischen Dispersion durch eine Polyurethanhülle wurde mittels einer Wasser-in-Öl (W/O) Emulsionspolymerisation realisiert. Die hieraus resultierenden kationischen Partikel wurden in einem hohen Anteil einer anionischen Dispersion zugeschlagen. Sowohl die Befilmungsqualität als auch das optische Erscheinungsbild wurden dadurch nicht beeinträchtigt. Die chemische Beständigkeit gegenüber Alkohol und Desinfektionsmittel und die Barrierewirkung gegenüber permeativen Anschmutzungen konnten im Vergleich zu einer herkömmlichen anionischen Pflegebefilmung deutlich verbessert werden. Aufgrund der verkapselten kationischen Partikel konnte eine verbesserte Rutschhemmung sowie Scheuerbeständigkeit erzielt werden, und die Gitterschnittprüfungen belegen eine gesteigerte Haftung. Bei der Erprobung der entwickelten Pflegebefilmungen unter praxisnahen Bedingungen wurde deren erhöhte Abriebbeständigkeit bestätigt.