Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Fluorfreie atmungsaktive Textil-Laminatsysteme auf Basis mikroporöser Polypropylenmembranen für Schutz- und Funktionsbekleidung

Atmungsaktive textile Laminatsysteme mit mikroporösen Membranen sind zentrale Funktionskomponenten für Schutz- und Funktionsbekleidung. Gebräuchliche Membransysteme haben jedoch spezifische Nachteile hinsichtlich Ökologie, Verarbeitbarkeit und Preis oder Beständigkeit. Hochfunktionelle Polytetrafluorethylen (PTFE) basierte Membranen sind teuer, schwer zu verarbeiten und ökologisch bedenklich. Mikroporöse Membranen auf Basis von Polypropylen(PP)-Feinstfaservliesstoffen und -folien sind eine innovative ökologische und wirtschaftliche Alternative zu bestehenden PTFE-basierten Produkten. Hoher Forschungsbedarf besteht zur Weiterverarbeitung der mikroporösen PP-Membranen zu haltbaren textilen Laminatsystemen. Im Vorhaben werden mit den Fügetechniken Kalandrieren, Ul¬tra-schallschweißen und Verkleben atmungsaktive textile Laminatsysteme mit mikroporösen PP-Membranen entwickelt. Prozesseffizienz, Prozesssicherheit und Verbundhaftung sowie Praxiskennwerte wie Wasserdampfdurchlässigkeit, Wasserabweisung, Wärmedurchgangswiderstand, Raschelneigung im gefügten Zustand und nach Beanspruchung durch Waschen, Knicken und Scheuern werden bewertet. Ein Datenbanksystem wird zur Versuchsplanung und Dokumentation sämtlicher Varianten mit Prozesseinstellungen, Produkteigenschaften und Prüfergebnissen weiterentwickelt. Die Datenbank wird auch für die ökologische Bewertung (Gate-to-Gate–LCA) der untersuchten Laminatherstellungsvarianten unter Berücksichtigung der für die Umweltauswirkungen dominanten Nutzungsphase (Waschzyklen) genutzt und zur Prozesskostenrechnung erweitert. Wirtschaftlich nutznießende Unternehmen sind Hersteller von Vliesstoffen, Maschinen, Textilien, Membranen sowie von Schutz- und Funktionsbekleidung. Das Projekt bietet einem großen potenziellen Nutzerkreis von ca. 75 kmU Kostenersparnisse, Umsatzsteigerungen und Wachstumspotenziale. Durch Transfermaßnahmen stehen die Ergebnisse allen Interessenten in Deutschland diskriminierungsfrei zur breiten Nutzung zur Verfügung.

Ergebniszusammenfassung:

Preisdruck, ökologisches Bewusstsein sowie wachsende gesetzliche Anforderungen fordern insbesondere die KMU in der Wertschöpfungskette von Funktionsbekleidung mit mikroporösen atmungsaktiven Laminaten heraus.

Die Projektentwicklung von Laminaten aus Membranen und Trägertextilien umfasste die Erzeugung von hydrophoben Feinstfaservliesstoffen, welche mittels Wasserstrahltechnik oder Ultraschallkalandrierung auf Polyestergewebe aufgebracht wurden. Alternativ dazu wurde eine mikroporöse Polypropylen-Membran via Hotmelt-Laminierung mit den Geweben verbunden. Diese verschiedenen Laminate wurden mit Hilfe marktverfügbarer fluorfreier Hydrophobausrüstungen imprägniert. Die Laminatsysteme zeigen einen ähnlichen Tragekomfort wie die bisherigen fluorhaltigen Systeme bzgl. Wasserdampf- und Wärmedurchgangswiderstand.

Für die entwickelten innovativen vliesstoffbasierten Membranen aus extrem feinen Fasern wurden im Vergleich zu etablierten Systemen deutliche Kosteneinsparpotenziale bei ihrer Herstellung und Laminierung aufgezeigt. Sie rascheln nicht und sind dadurch beim Tragen besonders leise. Laminate auf Basis mikroporöser PP-Folien waren neben ihrer Funktionalität besonders vorteilhaft in der Ökobilanz. Eine Analyse der Umweltverträglichkeit und Wirtschaftlichkeit bestätigte die Notwendigkeit der angestrebten Alternative zum Einsatz von Fluorchemie deutlich. Durch Multi-Kriterien Analyse wurden die Stärken und Schwächen der hergestellten Varianten für verschiedene Szenarien aus ökologischer, ökonomischer und technischer Sicht bewertet. Es wurde bestätigt, dass man für eine gute Wasserabweisung fluorhaltige Imprägnierungen der Gewebe durch marktverfügbare fluorfreie Alternativen ersetzen kann und somit zu insgesamt PFC-freier Kleidung gelangt.

Die Ergebnisse dienen KMU, um umweltfreundlichere Funktionsbekleidung zu entwickeln. Wirtschaftlich nutznießende Unternehmen sind vor allem Hersteller von Funktionsbekleidung, Textilien, Vliesstoffen, Membranen sowie Maschinenbauer.