Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

pH-soziierte Pflegebefilmungen für elastische Bodenbeläge

Ziel des beantragten Forschungsvorhabens sind einstufig applizierbare, pH-soziierte Pflegebefilmungen mit hoher Verschleißfestigkeit und hoher Barrierewirkung gegenüber Schmutzkomponenten beim Gebrauch sowie schneller Entfernbarkeit im Rahmen der Grundreinigung. Derartige pH-soziierte Pflegebefilmungen basieren auf speziell zu entwickelnden bioinspirierten Polyacrylaten mit pH-schaltbaren vernetzenden Funktionen in ihren Seitenketten und pH-spaltbaren Funktionen in ihrer Hauptkette. Bindende Wechselwirkungen (kooperative Wasserstoffbrücken) zwischen den pH-schaltbaren vernetzenden Funktionen der bioinspirierten Polyacrylate sowie zu den Urethangruppen der Vergütung der Bodenbeläge führen zu einer hohen Kohäsionskraft der pH-soziierten Pflegebefilmungen sowie zu einer hohen Adhäsionskraft zwischen pH-soziierten Pflegebefilmungen und elastischen Bodenbelägen. Der hohe Vernetzungsgrad führt ferner zu einer hohen Barrierewirkung der pH-soziierten Pflegebefilmungen gegenüber Schmutzkomponenten. Durch Aufhebung der von den pH-schaltbaren vernetzenden Funktionen ausgebildeten Bindungen sowie Hydrolyse der pH-spaltbaren Funktionen wird das Netzwerk aus bioinspirierten Polyacrylaten bei der alkalischen Grundreinigung unter Ausbildung geladener, wasserlöslicher, kurzkettiger Polymere aufgebrochen.

Aufgrund der hohen Verschleißfestigkeit sowie der hohen Barrierewirkung pH-soziierter Pflegebefilmungen auch bei geringer Schichtdicke lässt sich das Grundreinigungsintervall deutlich erhöhen, ohne dass eine Schädigung elastischer Bodenbeläge durch Verschleiß oder Schmutzmigration auftritt. Aufgrund der Überführung in wasserlösliche Polymere können die pH-soziierten Pflegebefilmungen bei der Grundreinigung schnell und ohne hohe Mechanik abgelöst werden, so dass sich der Aufwand zur Erneuerung von Pflegebefilmungen deutlich reduzieren lässt. Hierdurch ergeben sich für die über 21.000 Reinigungsdienstleister (vorwiegend KMU) wirtschaftliche Entlastungen von über 18,5 Mio. €/a.

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden pH-soziierte Pflegebefilmungen entwickelt, die sich unter Gebrauchsbedingungen (assoziierter Zustand) aufgrund ihrer hohen Vernetzungsdichte sowie Haftung durch eine hohe Verschleißfestigkeit und hohe Barrierewirkung gegenüber Schmutzkomponenten auszeichnen. Unter Grundreinigungsbedingungen (dissoziierter Zustand) wird die starke Vernetzung der pH-soziierten Pflegebefilmungen aufgehoben und somit ihre Entfernbarkeit vereinfacht.

Zur Entwicklung der pH-soziierten Pflegebefilmungen wurden Funktionsprinzipien biologischer Systeme (reversible Assoziation zu stabilen hierarchischen Strukturen durch Kooperativität von Wasserstoffbrückenbindungen und Dissoziation durch hydrolytische Spaltung der Primärstruktur) aufgegriffen und auf bioinspirierte Polyacrylate übertragen. Die bioinspirierten Polyacrylaten besitzen pH-schaltbare vernetzende Funktionen in ihren Seitenketten und pH-spaltbare Funktionen in ihrer Hauptkette. Die pH-schaltbaren vernetzenden Funktionen der bioinspirierten Polyacrylate können bindende Wechselwirkungen (kooperative Wasserstoffbrücken) sowohl untereinander als auch zu Urethangruppen auf dem elastischen Bodenbelag eingehen.

Bei der Grundreinigung wird das Netzwerk aus bioinspirierten Polyacrylaten durch eine Aufhebung der von den pH-schaltbaren vernetzenden Funktionen ausgebildeten Bindungen sowie Hydrolyse der pH-spaltbaren Funktionen unter Ausbildung geladener, wasserlöslicher, kurzkettiger Polymere aufgebrochen.