Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Lösemittelbasierte Nanofaserausrüstung

Nanofaser-Vliese – d. h. Vliese aus Fasern mit einem Durchmesser kleiner als 1 µm – weisen bei hoher Porosität außerordentlich feine Porendimensionen auf und können u. a. als Barrieremembran oder Depotsystem dienen. Bisher erfolgt die Produktion üblicherweise durch das kostenintensive Elektrospinning bzw. nach dem Melt-Blown-Verfahren. Die Applikation von Nanofasern aus Lösemitteln, idealerweise Wasser, würde eine kostengünstige Alternative zu den Spin-Verfahren bieten.

Daher soll eine Methode zur Herstellung von Nanofaser-Suspensionen erarbeitet werden, welche darauf beruht, Faserpolymere entlang ihrer Fibrillenstruktur zu Nanofasern zu delaminieren. Kommerzielle nanofibrilläre Cellulose wird auch so produziert. Es wurde auch von der Herstellung stabiler Nanofaser-Suspensionen aus Kevlar, Chitin, Chitosan oder Polyacrylnitril berichtet. In eigenen Vorversuchen konnten Polyamid-Nanofasern von ca. 250 nm hergestellt werden. Um diesen Downsizing-Ansatz auf ein breites Fundament zu stellen, ist ein Screening zur Identifikation der Polymere notwendig, welche sich so zu Nanofaser-Suspensionen verarbeiten lassen. Als Applikationsmethoden werden gängige industrielle Verfahren, z. B. Rakeln oder Foulardieren, angestrebt. Nanofasern weisen u. a. ein hohes Anwendungspotential in der Filtration auf, da durch sie die Abtrennungsleistung für Nano- und Mikropartikel in Gasen und Flüssigkeiten signifikant verbessert wird. Der hier beschriebene neuartige Zugang zu Nanofasern kann z. B. auch für die Herstellung von Membranen für das Tissue Engineering von Nanofaser-Kompositen oder von Carbonnanofasern von Vorteil sein.

Es profitieren nicht nur KMU aus dem Bereich Textil von den Forschungsergebnissen, sondern auch KMU aus den Bereichen Nanotechnologie und Biomedizin. Letztlich eröffnet das F&E-Vorhaben somit KMU aus unterschiedlichen Branchen die Möglichkeit, neue nanofaserbasierte Produkte und Techniken mit einem hohen internationalen Absatzpotential auf den Markt zu bringen.

Ergebniszusammenfassung:

Das Ziel des Forschungsvorhabens war es, Screening zur Delamination von Polymeren zu Nanofasern auf ein breites Fundament zu stellen. Zielsetzung ist es dabei aufzuzeigen, welche Fasern sich zu Nanofaser-Suspension delaminieren lassen. Die Delamination erfolgte mittels: Dispergierungssystem, Chemischer Aktivierung oder durch Kombination von beiden Prinzipien. Gleichzeitig sollte untersucht werden, ob die Nanofaser-Suspensionen mittels unterschiedlicher Auftragungstechniken auf Textilien und Folien applizierbar sind. Zielsetzung war auch die Prüfung ob die Filterleistung textiler Filterstoffe für flüssigkeits- und Luftfiltration durch eine Nanofaserausrüstung verbessert werden kann. Die Umsetzung der Forschungsergebnisse zum Einsatz von Nanofasern als Ausrüstung für Filtrationszwecke kann der deutschen Textilindustrie somit ein neues nationales, aber auch internationales Marktsegment erschließen, das die Wettbewerbsfähigkeit von einheimischen klein- und mittelständischen Textilveredlungsbetrieben gegenüber ausländischen Mitbewerbern nachhaltig erhöhen kann. Daraus resultiert wiederum ein Beitrag zur Sicherung alter und zur Schaffung neuer Arbeitsplätze im Bereich der nationalen textilverarbeitenden und chemischen Industrie.