Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Umweltverträgliche Ölabsorptionsvliesstoffe aus funktionalisierten Man-Made-Fasern

Für die Beseitigung großer Ölmengen von Gewässern stellen Vliesstoffe eine textile Alternative zu herkömmlichen Ölbindemitteln dar. Sie bieten Vorteile hinsichtlich Ausbringung, Ölaufnahme, Wiederaufnahme in kontaminierter Form und Wiederaufbereitung. Problem des Einsatzes von Vliesstoffen ist aber unvermeidlicher Faserverlust, der zur wachsenden Gewässerverschmutzung durch Kunststoffe beiträgt. Hiervon ausgehend ist Ziel des Forschungsvorhabens, Konzepte für ölabsorbierende Vliesstoffe aus biobasierten und biologisch abbaubaren Fasern zu erarbeiten. Interessierende Faserstoffe sind u.a. Viskose und Polylactid, die industriell verfügbar und zu Vliesstoffen zu verarbeiten sind. Kriterien für den Einsatzzweck sind eine hohe Ölaufnahmekapazität des Vliesstoffs und eine gleichzeitig hohe Wasserabweisung, die neben einer hohen Trennwirkung auch die Schwimmfähigkeit garantiert. Zur Definition dieser Eigenschaften sollen gezielte Oberflächenmodifizierungen und optimierte Vliesstoffkonstruktion erarbeitet werden. Als möglicher Weg hat sich in Vorversuchen die Nachveredlung der Vliesstoffe mit Polydopamin bzw. Tanninsäure und Sekundärmodifikation mit Alkylthiol angedeutet. Auch die photochemische Modifizierung von Vliesstoffen aus Viskose mit Diallylphthalat und Pentaerythritoltriacrylat führte zu hohem Wasserkontaktwinkel bei gleichzeitiger hoher Ölaufnahme. Die Projektergebnisse versetzen KMU aus den Bereichen Vliesstoffherstellung, -weiterverarbeitung und -konfektion in die Lage, umweltverträgliche Produkte in den Markt einzuführen. Neben der wirtschaftlichen Stärkung der deutschen Faser- und Vliesstoffindustrie sind die Ergebnisse durch hohe Ressourceneffizienz und Reduzierung der Gewässerverschmutzung von gesamtvolkswirtschaftlichem Nutzen. Durch die Zusammensetzung des PA stehen die Ergebnisse unmittelbar den in der Branche agierenden Firmen zur Verfügung. Eine weitere Grundlage für einen raschen Transfer der Ergebnisse ist im praxisnahen Lösungsansatz zu sehen.

Ergebniszusammenfassung:

Das Projektziel bestand in der Modifikation der Oberflächeneigenschaften industriell hergestellter biobasierter Man-Made Fasern, sodass gegenläufige Benetzungseigenschaften der Flächengebilde von Ölen und Wasser erzielt werden können. Die hauptsächliche Herausforderung bestand darin, die Eignung der intrinsisch wasserabsorbierenden hydrophilen Viskosefasern für die angestrebten Anwendungsbereiche zu testen. Darüber hinaus wurden die Oberflächeneigenschaften der Polylactid (PLA)-Fasern mit denen von Benchmark-Fasern aus Polypropylen (PP) verglichen. Dabei wurden Varianten aus hydrophob ausgerüsteten Viskosefasern oder PLA-Fasern mit den hydrophilen Viskosefasern, entwickelt. Die Projektergebnisse zeigen, dass die intrinsische sehr gute Kapazität zur Ölaufnahme von Viskosevliesstoffe wird jedoch deutlich verringert, sobald die Fasern von Wasser benetzt werden. Dadurch kann sogar bereits aufgenommenes Öl wieder aus dem Textil verdrängt werden. Mit einer Variation des Anteils hydrophober und hydrophiler Fasern im Vliesstoff kann die Ölaufnahme gezielt gesteuert werden. Ein alternativer Ansatz wurde anhand der Demonstratoren – PLA-Kissen, die mit Viskoseflocken gefüllt sind - bestätigt. Durch die PLA-Hülle kann eine hydrophobe Grenzschicht aufgebaut werden, die eine selektive Ölaufnahme sowie die Rückgewinnung von Öl durch z. B. Zentrifugationsverfahren ermöglicht. Die Tests zeigten vielversprechende Ergebnisse und bieten zahlreiche Möglichkeiten zur weiteren Optimierung in Abhängigkeit von den jeweiligen Anwendungen. In der textilen Wertschöpfungskette für so eine Produktentwicklung befinden sich mit Vertriebsfirmen, Vliesstoffherstellern, Konfektionären, Reinigungsfirmen, Filterherstellern, Recyclern zahlreiche mit KMU besetzte Industriezweige, die von den Forschungsergebnissen direkt oder indirekt profitieren können. Nicht zuletzt stellen die erzielten Ergebnisse einen volkswirtschaftlichen Gemeinnutzen hinsichtlich der reaktiven Bekämpfung von Ölhavarien dar.