Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Selbstregenerierende magnetoresponsive Gradientenadsorber zur ressourcenschonenden Konvektionstrocknung bei der Textilaufbereitung

Ziel des beantragten Forschungsvorhabens sind magnetoresponsive Gradientenadsorber zur effektiven Entfeuchtung der bei Konvektionstrocknung von Textilien eingesetzten Heißluft. Diese ermöglichen eine ressourcenschonende Trocknung, d.h. eine Volltrocknung unter verringerter Temperatur bei gleichbleibender Geschwindigkeit, bzw. eine Vortrocknung unter verkürzter Dauer bei gleichbleibender Temperatur. Die magnetoresponsiven Gradientenadsorber bestehen aus Partikeln mit thermisch schaltbaren ferromagnetischen Eigenschaften (Kern), auf denen ein paramagnetisches poröses Netzwerk mit hydrophilen inneren und äußeren Oberflächen (Schale) immobilisiert ist. Die Porengröße in der Schale nimmt hierbei in Richtung des Kerns kontinuierlich ab (Gradientenporosität). Bei hohen Temperaturen (Umströmung mit zu entfeuchtender Heißluft) besitzt der Kern keine ferromagnetischen Eigenschaften, so dass keine Wechselwirkungen zwischen Kern und Schale auftreten. In der Heißluft vorliegendes Wasser wird unter Bildung eines Wasserfilms an der Schale adsorbiert und aufgrund der Gradientenporosität in Richtung Kern transportiert (zunehmende Kapillarkräfte), so dass die Oberfläche zur weiteren Wasseraufnahme zur Verfügung steht. Hierdurch ist eine effektive Luftentfeuchtung sichergestellt. Im Anschluss an den Trocknungsprozess regenerieren sich die magnetoresponsiven Gradientenadsorber automatisch: Bei Abkühlung wird der Kern ferromagnetisch und tritt in Wechselwirkung mit der paramagnetischen Schale. Die Schale wird daraufhin in Richtung Kern komprimiert und eingelagertes Wasser hinausgepresst.

Den ca. 2.300 textilen Dienstleistern (vorwiegend KMU) wird durch die Projektergebnisse ein Verfahren zur ressourcenschonenden Konvektionstrocknung von Textilien zur Verfügung gestellt, so dass der Energiebedarf zur Trocknung gesenkt, Textilschädigungen durch Übertrocknung verhindert und die Produktivität gesteigert werden kann. Insgesamt ergeben sich wirtschaftliche Vorteile von 5,8 Mio. €/a.

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen des Forschungsprojektes wurden magnetoresponsive Gradientenadsorber zur effektiven Entfeuchtung der in textilen Dienstleistungsbetrieben im Trocknungsprozess eingesetzten Heißluft entwickelt. Während des Trocknungsprozesses wird die Heißluft hierzu im Kreis durch ein Luftentfeuchtungssystem, das die magnetoresponsiven Gradientenadsorber enthält, geführt.

Aufgrund der hohen Wasseraffinität der magnetoresponsive Gradientenadsorber bei hohen Temperaturen (Umströmung mit zu entfeuchtender Heißluft) wird in der Heißluft vorliegendes Wasser an der Oberfläche der Gradientenadsorber adsorbiert und in der porösen Struktur eingelagert, wodurch eine effektive Luftentfeuchtung sichergestellt ist. Im Anschluss an den Trocknungsprozess regenerieren sich die magnetoresponsiven Gradientenadsorber bei Umströmung mit Frischluft aufgrund einer internen Umstrukturierung selbst.

Durch Verwendung von über magnetoresponsive Gradientenadsorber entfeuchteter Luft ist eine Verringerung der Trocknungstemperatur bei gleichbleibender Trocknungsdauer oder eine Verkürzung der Trocknungsdauer bei gleichbleibender Trocknungstemperatur möglich, so dass Konvektionstrocknungsverfahren hinsichtlich Energieaufwand, Schonung des Trocknungsguts und Produktivität optimiert werden können.