Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

In situ separierbare Core-Shell-Partikel mit schaltbarer Enzymaktivität zur Verbesserung der Schmutzentfernung

Forschungsziel ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Verbesserung der Schmutzentfernung unter schonenden Aufbereitungsbedingungen auf Basis in situ separierbarer wiederverwendbarer Core-Shell-Partikel mit schaltbarer Enzymaktivität. Derartige Core-Shell-Partikel bestehen aus thermisch schaltbaren Polymerbürsten mit kovalent gebundenen Enzymen (Shell), die auf magnetischen Partikeln mit thermisch schaltbaren ferromagnetischen Eigenschaften (Core) immobilisiert sind. Durch Anpassung der Schalttemperaturen von Shell und Core an den Aufbereitungsprozess lassen sich zum einen ein hoher Schmutzabbau und zum anderen eine vollständige Separierbarkeit der Core-Shell-Partikel erzielen. Die Dosierung und Abtrennung der Core-Shell-Partikel erfolgt in situ mittels magnetischer Kollektoren, die dem Wäscheposten zugegeben werden.

Durch die Projektergebnisse wird den ca. 2.300 textilen Dienstleistungsbetrieben (vorwiegend KMU) ein Verfahren zum wirtschaftlichen Einsatz von enzymatischen Systemen unter Minimierung der enzymatischen Reststoffbelastung zur Verfügung gestellt, mit dem auch unter schonenden Aufbereitungsbedingungen eine hohe Schmutzentfernung gewährleistet ist. Hierdurch wird eine ressourcenschonende und somit wirtschaftliche Wiederaufbereitung insbesondere von hochwertiger Berufsbekleidung ermöglicht. Durch die verbesserte Schmutzentfernung wird eine Erhöhung der Anzahl an Nutzungs- und Aufbereitungszyklen von Berufsbekleidung erzielt, da der Anteil an Textilien, die aufgrund von nicht entfernbarem Restschmutz nachgewaschen oder gegen Neuware ersetzt werden müssen, deutlich reduziert wird. Ein Einsatz in situ separierbarer Core-Shell-Partikel mit schaltbarer Enzymaktivität ist ferner auch bei der Aufbereitung anderer textiler Materialien (z.B. Flachwäsche aus Hotellerie oder Gastronomie) realisierbar. Insgesamt wird daher die Wirtschaftlichkeit der textilen Dienstleistungsbetriebe durch die Forschungsergebnisse wesentlich verbessert.

Ergebniszusammenfassung:

Der zunehmende Einsatz von CI-Kleidung (z.B. in Gastronomie, Hotellerie und Handel) führt zu neuen Anforderungen an Aufbereitungsverfahren: Geringe Mengen nicht entfernten Restschmutzes stellen auf den oft hellen Textilien eine starke Beeinträchtigung des optischen Erscheinungsbildes dar. Die immer individueller und modischer gestaltete CI-Kleidung kann jedoch nur mit schonenden Verfahren (z.B. reduzierte Temperatur, Alkalität, Mechanik) aufbereitet werden.

Eine Möglichkeit, die Schmutzentfernung unter den notwendigen schonenden Aufbereitungsbedingungen zu verbessern, liegt prinzipiell im Einsatz von Enzymen. Im gewerblichen Bereich werden Enzyme jedoch nur vereinzelt eingesetzt, da sie sich nur aufwendig in etablierte Aufbereitungsverfahren integrieren lassen.

Ein Verfahren zur Verbesserung der Schmutzentfernung unter schonenden Aufbereitungsbedingungen auf Basis in situ separierbarer wiederverwendbarer Core-Shell-Partikel mit schaltbarer Enzymaktivität wurde daher entwickelt. Derartige Core-Shell-Partikel bestehen aus thermisch schaltbaren Polymerbürsten mit kovalent gebundenen Enzymen (Shell), die auf magnetischen Partikeln mit thermisch schaltbaren ferromagnetischen Eigenschaften (Core) immobilisiert sind.

Die Core-Shell-Partikel ändern ihre Reaktion auf ein externes Magnetfeld, ihre Affinität zur Textiloberfläche sowie ihre Enzymaktivität in Abhängigkeit von der Temperatur, wodurch sich bei höheren Temperaturen ein hoher Schmutzabbau und bei niedrigeren Temperaturen eine einfache Abtrennung und eine hohe Lagerstabilität erzielen lassen. Die Abtrennung der Core-Shell-Partikel erfolgt während des laufenden Aufbereitungsprozess (in situ) mittels eines magnetischen Kollektors, der über einen Bypass an eine Waschschleudermaschine adaptiert wird. Die nach dem Cool Down abgepumpte Klarwaschflotte wird hierzu durch den magnetischen Kollektor geleitet.