Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung von Beschichtungen, Folien und Membranen für textile Anwendungen unter Berücksichtigung der Kreislaufwirtschaft bzw. der biologischen Abbaubarkeit

Aufgrund der legislativen Vorgaben gibt es für die Industrie erhebliche Zwänge, dringend nach Wegen zu suchen, Stoffkreisläufe für petrochemisch basierte Produkte (Plastik) zu schließen bzw. vermehrt alternative Produkte aus nicht-fossilen Rohstoffquellen einzusetzen. Das Recycling textiler Verbundmaterialien ist allerdings komplex. Nachhaltige Ansätze zur Vermeidung von Abfällen aus petrochemisch basierten Synthetics bzw. zur Generierung einer biologischen Abbaubarkeit haben daher eine hohe Priorität. Ziel des geplanten Vorhabens ist die Entwicklung modifizierter Beschichtungen und Folien auf Basis nachwachsender Rochstoffe, von denen eine gute Bioabbaubarkeit zu erwarten ist. Dazu ist es zum einen notwendig, die biologische Abbaubarkeit beschichteter bzw. laminierter Textilien grundlegend untersuchen und zum zweiten diese durch geeignete Maßnahmen positiv zu unterstützen. Untersuchungen an üblichen Polymerbeschichtungen und Folien/Membranen dienen hierbei als Grundlage. Aufbauend auf eigenen Vorarbeiten werden im Verlauf des Vorhabens 2 alternative Lösungsansätze verfolgt:

A) Inkorporation von Cellulosepartikeln in übliche synthetische Polymerbeschichtungssysteme bzw. Folien

B) Weiterentwicklung und Untersuchung von Cellulose- bzw. Cellulosederivatbeschichtungen oder Folien.

Insbesondere im Bereich von technischen Textilien, Fahrzeug/Flugzeugtextilien und nicht zuletzt für Bekleidungshersteller kann dieses Vorhaben seinen Beitrag dazu leisten, auf die geeigneten biologisch abbaubaren Polymerbeschichtungen zurückzugreifen. Hierbei können bis dato vorliegende Ergebnisse aus Forschungsarbeiten genutzt werden um das Thema der Entsorgung bzw. Verwertung weiter zu untersuchen. Der potenzielle Nutzerkreis spricht diverse KMU-Industriezweige an und kann auch branchenübergreifend eine Bedeutung im Bereich von Verbundwerkstoffen und auch in der Papierindustrie finden.

Ergebniszusammenfassung:

Am 30.03.2022 wurde seitens der EU die sogenannte Sustainable Products Initiative (SPI) verabschiedet („Green Deal“), die eine Ökodesignverordnung die den Anstoß dafür bildet, sich bereits beim Textil- bzw. Produktdesign gedanklich mit einer Kreislaufschließung für den "end-of-life"-Fall zu beschäftigen, enthält. Für textile Erzeugnisse bedeutet dies ein unbedingtes Recycling oder zumindest die Verwendung biologisch abbaubarer Einsatzstoffe. Diesbezüglich machen aber v.a. multimateriale Textilverbunde Probleme. In vielen Fällen ist ein Recycling aussichtslos. Das Vorhaben stand daher unter der Prämisse, Beschichtungspolymere auf Basis nachwachsender Rohstoffe im Hinblick auf deren Möglichkeiten für die Beschichtungsapplikation zu untersuchen, gerade auch im Hinblick auf die spätere Entsorgungsmöglichkeit über eine Kompostierung der Textilverbunde.

Im Vorhaben wurden mit Cellulose, Alginat und Chitosan die wichtigsten in Frage kommenden Biopolymere auf deren Eignung als Beschichtungs- bzw. Folienmatrix hin untersucht. Wichtige Erkenntnisse aus den Versuchen sind, dass es ausnehmend schwierig ist, mit Alginat- und mehr noch mit Chitosan Textilbeschichtungen zu erzeugen, die hinsichtlich ihrer Haptik und Optik befriedigend sind. Der hohe Preis der beiden Biopolymere engt die möglichen Anwendungen zusätzlich ein.

Spannend für die Zukunft werden für KMU die im Vorhaben neuentwickelten Beschichtungssysteme sein, die auf der Cellulosegel-Technologie beruhen. Es handelt sich um rein wässrige Systeme ohne Zusatz weiterer toxischer Stoffe. Die Beschichtungslösungen sind mit bestehendem Equipment eines Beschichtungsherstellers oder Folienlaminierers einfach herzustellen. Die Beschichtungen oder Folien lassen sich hierbei als 100%-Systeme oder als Bindermatrix zur Inkorporation etwa funktionaler Additive nutzen. Dadurch sind auf einfachem Wege Funktionalisierungen textiler Oberflächen möglich. Die Schichten weisen eine exzellente biologische Abbaubarkeit auf.