Ziel der Entwicklung
Synthetische Fasern für funktionelle Bekleidung in den Bereichen Sport und Wellness sowie im Outdoor-Segment werden vorwiegend aus polymeren Materialien wie Polyestern und Polyamiden hergestellt. Insbesondere Polyesterfasern finden auf Grund ihrer mechanischen, tragephysiologischen und klimaregulierenden Eigenschaften besondere Berücksichtigung bei Textil- und Bekleidungsherstellern. In Sportkleidung stellt sich allerdings als Nachteil von Polyestermaterialien ihre bekannte Geruchsanfälligkeit infolge niedriger Waschtemperaturen und des natürlichen Befalls von Mikroorganismen in Verbindung mit Abbauprodukten der Hautflora heraus. Um dieses Defizit von Polyesterfasern auszugleichen war es die Zielstellung des Forschungsvorhabens, einen neuen Ansatz zur bakteriostatischen Direktfunktionalisierung von Polyesterfilamenten in ihrem Herstellungsprozess zu untersuchen. Als primärer Lösungsweg lag der Focus auf der Entwicklung von neuen biozid wirksamen Polymeradditiven für Anwendungen in Schmelzspinnverfahren. Die Anforderungen waren auf eine für den Spinnprozess technologisch optimierte Masterbatchlösung gerichtet, welche in vorhandene Anlagen leicht integriert werden kann. Dabei erfolgt im Herstellungsprozess von Polyesterfilamenten eine bakteriostatische Faserfunktionalisierung. Eine Reduzierung der Biobesiedelung textiler Polyestergewebe kann zu einer Verbesserung der Geruchsreduzierung beitragen.
Vorteile und Lösungen
Mit der Entwicklung einer Basistechnologie für die Herstellung organisch formulierter bioaktiver Polymeradditive steht ein Verfahren zur antibakteriellen Funktionalisierung von Polyesterfasern zur Verfügung. Über Anwendungen von Masterbatches sind in-line-Ausrüstungen von Polyestermultifilamenten und -fasern im Herstellungsprozess möglich. Damit erfolgt die Einbettung von komplex gebundenen Breitbandbakteriziden in die Polyestermatrix im Schmelzverarbeitungsverfahren. Die Masterbatchlösung ermöglicht sowohl die Art der bioziden Wirkstoffe als auch deren Konzentration im Polymeren auf einfache Weise variieren zu können. Dadurch können gewünschte Bioaktvitäten an der Faseroberfläche in einem breiten Wirkungsspektrum zwischen bakteriostatischer bis biozider Aktivität eingestellt werden.
Für eine praktische Adaption der Entwicklung in bestehende Anlagen können die typischen Verarbeitungsparameter von Polyesterfilamentspinnprozessen weitgehend unverändert übernommen werden. Es wurden die industriell relevanten Spinnverfahren POY und FDY unter Einsatz verschiedener Entwicklungsprodukte im Pilotmaßstab nachgestellt und im Hinblick auf die Machbarkeit eines technologisch in den Industriemaßstab übertragbaren Prozess geprüft. Technische oder technologische Modifizierungen eines vorhandenen Spinnequipments waren nicht erforderlich. Die Wirkstoffdotierten Masterbatches konnten in verschiedenen Konzentrationsbereichen stabil verarbeitet werden, wodurch die biologische Aktivität der ausgesponnenen Textilfilamente in einem weiten Wirkungsspektrum einstellbar war.
Zielgruppe und Zielmarkt
Mit der Entwicklung ist es gelungen, neue biozide Wirkstoffsysteme zu entwickeln, welche als Masterbatchformulierungen in Spinnprozessen zur Herstellung von Polyesterfasern im Pilotmaßstab erprobt wurden. Das Gesamtkonzept verknüpft eine Basistechnologie zur Synthese neuer Wirkstoffsysteme mit dem Verfahren der Faserherstellung und eröffnet somit eine technologisch geschlossene Kette vom Additivrohstoff bis zum textilen Endprodukt. Die entwickelte Technologie ermöglicht es, PET-Fasern mit maßgeschneidertem bioaktivem Wirkungsspektrum auszurüsten, um somit eine Biobesiedlung der Textilfasern wirksam unterdrücken zu können. Die auf den Spinnprozess optimierte Lösung erlaubt es, maßgeschneiderte Formulierungen hinsichtlich einer bakteriostatischen Faserfunktionalisierung für die Anwendungsgebiete Sport- und Activewear sowie weitere technische Fasern zur Verfügung zu stellen. Unter diesen Aspekten werden wirtschaftliche Erfolgsaussichten durch Nutzung der Forschungsergebnisse bei Herstellern von Kunststoff-Additiven und Compoundeuren, vor allem aber bei Polyesterfilament- und -stapelfaserherstellern gesehen.
Für weiterführende Forschungstätigkeiten kann grundsätzlich die entwickelte Basistechnologie zur Formulierung der Additivwirkstoffe, welche auf einem Konzept nach dem Baukastenprinzip beruht, weiter ausgebaut werden. Im Focus stehen dabei die Integration anderer Wirkstoffklassen sowie die Einbeziehung biobasierter Monomerbausteine oder Biopolymere.