Foto: Wood Plastic

Bio-R: Anwendungsmöglichkeiten der Behandlung von Celluloseformkörper mit überkritischem Kohlendioxid

Ziel dieses Projektes ist das Ausloten der Möglichkeiten, welche sich durch den Einsatz von superkritischem Kohlendioxid in Kombination mit Celluloseformkörpern aus dem umweltfreundlichen Aminoxidverfahren ergeben. Darunter fallen zum Beispiel die Änderung der Porenstruktur einer Lyocellfaser abhängig von den Trocknungsbedingungen, die Möglichkeit verschiedene Substanzen zu inkorporieren sowie die Entwicklung analytischer Methoden zum Nachweis dieser Verbindungen innerhalb cellulosischer Formkörper.

Kurzbeschreibung

Status

abgebrochen

Begründung

Das Projekt wurde mangels Erfolgs vorzeitig beendet. Das Absorptionsvermögen (Wasseraufnahmefähigkeit) einer nach dem Aminoxidverfahren hergestellten cellulosischen Faser (Lyocell) konnte mit Hilfe der Superkritischen Trocknung nur unwesentlich erhöht werden. Wegen der hohen zu erwartenden Betriebskosten und dem erforderlichen Lösungsmitteltausch ist die Wirtschaftlichkeit nicht gegeben. Zudem würde der Einsatz organischer Lösungsmittel den Prinzipien der Programmlinie "Fabrik der Zukunft" widersprechen.

Durch geschickte Wahl der Trocknungsbedingungen könnten möglicherweise die Porengrößen der Fasern so eingestellt werden, dass eine gezielte Wirkstoffabgabe möglich wäre. Allerdings müssten dann die pharmakologisch interessanten Stoffe genau bekannt sein, sodass mit einem Pharmaunternehmen kooperiert werden sollte.

Kurzfassung

Ziel des Projektes ist das Ausloten der Möglichkeiten, welche sich durch den Einsatz von superkritischem Kohlendioxid auf cellulosischen Formkörpern aus dem umweltfreundlichen Aminoxidverfahren ergeben. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der Untersuchung der Inkorporationsmöglichkeiten von Wirkstoffen in cellulosischen Fasern, welche nach dem NMMO-Verfahren hergestellt wurden. Mit Hilfe superkritischer Flüssigkeiten lässt sich vermutlich das Spektrum inkorporierbarer Substanzen, auf umweltverträglichem Wege, erweitern, was mit den klassischen Methoden der Inkorporationstechnologie, wie z.B. dem Einspinnen nicht möglich ist. Als Modelsubstanzen wurde D-Panthenol, Tocopherol und Tocopherolacetat gewählt. Dabei konnte D-Panthenol über den gesamten Querschnitt der Faser inkorporiert werden. Auch Tocopherolacetat kann mit Hilfe der superkritischen Behandlung in eine Faser eingebracht werden. Die Versuche mit Tocopherol verliefen nicht erfolgreich.

Alternativ dazu lässt sich D-Panthenol und Tocopherolacetat durch Aufsprühen applizieren. Die Wirkstoffverteilung ist dabei aber sehr inhomogen. Tocopherol konnte mit Hilfe von Mikrokapseln auf die Lyocell-Fasern aufgezogen werden. Alle inkorporierten Substanzen lassen sich unabhängig von der Aufbringung sehr leicht auswaschen, so dass die so erhaltenen Fasen nur für Einweganwendungen geeignet sind.

Sowohl das aufgesprühte als auch das durch SC-Behandlung aufgebrachte D-Panthenol zeigt einen ausgeprägten "Slow-Release"-Effekt. Dieser Effekt konnte auch bei Tocopherol, welches mit Hilfe von Mikrokapseln appliziert wurde beobachtet werden. Das applizierte Tocopherolacetat zeigte kein "Slow-Release" Verhalten.

Auch die deutliche Erhöhung der Absorptionsfähigkeit einer Lyocellfaser dürfte mit Hilfe der superkritischen Trocknung möglich sein. Die superkritische Trocknung einer Lyocell-Faser erbrachte keine Erhöhung des Wasserrückhaltevermögens gegenüber der der bei Raumtemperatur getrockneten Fasern.

Die Durchführung der Experimente mit superkritischem CO2 erfolgte bei der Firma NATEX-Prozesstechnologie.

Projektbeteiligte

Projektleiter

Dr. Gregor Kraft
Lenzing AG
Werkstraße 2, 4860 Lenzing
Tel.: +43 (7672) 701 - 3099
Fax: +43 (7672) 701 - 3099
E-Mail: G.Kraft@lenzing.com

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