BioModFiber - Modifizierung von biobasierten Kunststoffen für die Herstellung von Fasern für Textilanwendungen

In den letzten Jahren hat das Bewusstsein über eine nachhaltige Wirtschaft weltweit stark zugenommen, wobei Biokunststoffe zu den Schlüsselbranchen gehören, die diesen Wunsch der Bevölkerung nach Änderung widerspiegeln. Unter den Biokunststoffen stellt PLA (Polylactid) einen der vielversprechendsten Kandidaten dar, der biobasiert sowie bioabbaubar ist und gleichzeitig gute mechanische Eigenschaften aufweist. Zu den möglichen Einsatzbereichen zählt die Faserherstellung, wobei diese Anwendung für Biokunststoffe generell bisher nicht besonders ausführlich untersucht wurde.

PLA basierte Fasern finden derzeit in solchen Bereichen Anwendung, wo die geforderten Eigenschaften vergleichsweise gering sind. Solche Fasern können derzeit nicht mit technischen Fasern aus konventionellen Kunststoffen mithalten. Daher ist das Ziel des Projekts, PLA so zu modifizieren, dass diese solche Eigenschaften aufweist, dass sie für die Faserherstellung technischer Fasern eingesetzt werden kann.

Konkreter sollen elastische Fasern mit solchen Eigenschaftsprofilen entwickelt werden, dass diese vergleichbar mit jenen von Elastan, besser unter ihren Markennamen Lycra bekannt, sind. Elastan dominiert vor allem den Markt der Sportbekleidung, Maschenware und viele andere mehr, und obwohl es eine besondere Struktur und Eigenschaften aufweist, es ist erdölbasiert und nicht rezyklierbar. Zudem ist es für verschiedene Anwendungen schlicht zu teuer.

Zur Modifizierung von PLA werden verschiedene neue entwickelte Methoden eingesetzt. Grundsätzlich sollte ein maximal möglicher biobasierter Anteil in dem endgültigen Material erreicht werden. Um die richtige Verarbeitung der modifizierten PLA zu gewährleisten, werden die Prozessparameter im Spinnprozess entsprechend für Biokunststoffe angepasst.

In Summe sollte im Rahmen dieses Projektes ein integrales Konzept zur Verwendung von PLA für technische bzw. elastische Fasern entwickelt werden, angefangen mit der Modifizierung des Biokunststoffes bis zur Anpassung des Spinnverfahrens, um hochwertige Materialien herzustellen und damit zu einem echten Konkurrenten für Faseranwendungen aus erdölbasierten Materialien zu werden.

Fördergeber/programm

bmvit, Produktion der Zukunft
Abwicklung durch FFG

Ausgangssituation / Ziele / Herausforderung

Die generelle Zielsetzung des „BioModFiber" Projekts ist die Entwicklung eines integralen Konzeptes zur Verwendung von PLA für technische bzw. elastische Fasern, angefangen mit der Modifizierung des Biokunststoffes bis zur Anpassung des Spinnverfahrens, wobei der maximal mögliche biobasierten Anteil in dem endgültigen Material erreicht werden sollte.

Dabei sollten die PLA basierten Fasern ein gutes Verhältnis zwischen Festigkeit und Dehnung aufweisen, genauso wie ein grundlegendes Rückstellverhalten. Dazu wird PLA mit innovativen Ansätzen modifiziert und damit die molekulare Struktur der Fasern beeinflusst. Dabei werden Zusammenhänge zwischen der Rezeptur und den Endeigenschaften der Fasern ermittelt und das Spinnverfahren im Hinblick auf PLA verbessert und angepasst, um hochwertige Fasern herstellen zu können.

(geplante) Ergebnisse/Nutzen

Der Wissenszuwachs durch dieses Projekt ist als hoch einzuschätzen, da hier nicht eine einfache Rezepturentwicklung betrieben wird, sondern es vor allem um die Erarbeitung der Struktur-Eigenschaftsbeziehungen geht.

Dieses Wissen soll für die Weiterentwicklung von PLA zu Faserprodukten und zu einer Umsetzung durch den Industriepartner führen, aber – ohne Schutzrechte zu verunmöglichen – auch für die wissenschaftliche Publikation genutzt werden. Damit werden ausgewählte Ergebnisse all jenen Wissenschaftlern zur Verfügung gestellt, welche sich z.B. mit dem Thema „Modifizierung von Biokunststoffen" beschäftigen.

Der Markt für solche Fasern ist vielfältig in technischen Anwendungen, etwa in der Automobilindustrie, aber auch für Geotextilien oder technische Anwendungen für Filtration. Am Beispiel der Automobilindustrie ist gut zu sehen, wie groß das Potential für Faseranwendungen ist. Derzeit werden 10 – 20 kg je PKW an Fasern für Radlaufschalen, Unterbodenschild, Schallschutz im Motorraum und in diversen Sitzbezügen sowie als Haltebändchen verbaut.

Projektleitung

Blanca Lekube, MSc - Transfercenter für Kunststofftechnik GmbH (Wels)

ProjektpartnerInnen

Leitung Forschung und Entwicklung: Mag. Dipl.-Ing. (fh) Simon Riepler - IFGAsota GmbH

TCKT - Transfercenter für Kunststofftechnik GmbH
Franz-Fritsch-Straße 11
A-4600 Wels
Tel.: +43 (7242) 2088 1000
E-Mail: office@tckt.at