Ziel der Entwicklung

Die Melamin-Meltblown-Spinnvliese zeichnen sich durch ihren Selbstverlöschungseffekt und die Voluminösität aus. Zusammen mit den feinen Fasern ergeben sich sehr gute akustische und wärmedämmende Eigenschaften. Ziel war es, diese herausragenden Eigenschaften durch eine von der Industrie gewünschte zusätzliche Ausrüstung zu erhalten. Wesenliche weitere Zielkriterien des Projektes waren die Medienbeständigkeit, die Färbbarkeit, die Verformbarkeit oder bessere Verarbeitbarkeit sowie die Verbundbildung.

Vorteile und Lösungen

Die Fasern und Vliesstoffe auf Melaminharz-Basis überzeugen neben ihrer hohen Wärmebeständigkeit und Flammfestigkeit in ihrer Nichtschmelzbarkeit. Bislang sind Melaminharz-Vliesstoffe nur durch die Bildung von Nadelvliesstoffen in Kombination mit anderen Stapelfasern, vornehmlich teuren Aramid-Fasern, möglich. Dem TITK ist es über ein angepasstes Meltblown Verfahren gelungen, flammfeste Melaminharz-Spinnvliese über eine Protonen initiierte thermische Vernetzungsreaktion direkt aus thermoplastisch verarbeitbaren Melamin-Formaldehyd-Harzen zu erzeugen. Somit wird ohne weitere Verarbeitungsschritte ein duromeres, nicht schmelzendes und selbstverlöschendes, textiles Flächengebilde, ein Faser-Spinnvlies, erhalten. Für den anwendungsorientierten Einsatz von Melamin-Meltblown-Vliesen sind je nach Anwendung unterschiedlichste Anforderungen zu erfüllen. Im Allgemeinen hat man mit einem Vliesstoff bereits eine hohe Variabilität und viele Einstellparameter, die es ermöglichen, das passende Material zu kreieren, beginnend mit der Auswahl des Rohstoffes, dem Vliesbildungsverfahren, Verfestigungsverfahren bis zur Einstellung von beispielsweise Flächengewicht und Dicke. Ausgangspunkt für den Projektansatz war die Tatsache, dass mittels eines Spinnvliesverfahrens Flammschutz-Vliese kontinuierlich und preisgünstig erzeugt werden können, welche ohne zusätzliche Flammschutzausrüstung inhärent selbstverlöschend sind und sich durch eine hohe Schallabsorptionswirkung, Wärmeisolation und Filterwirkung auszeichnen. Die Melamin-Meltblown-Vliese sind weiß und können derzeit in Flächengewichten von 20 bis 750 Gramm pro Quadratmeter erzeugt werden. Die Faserfeinheiten liegen durchschnittlich zwischen 2 bis 20 Mikrometer. Neben der inhärenten flammhemmenden Wirkung, der sehr guten Schall- und Wärmeisolation und der Filterwirkung ist oftmals eine zusätzliche, einsatzspezifische Optimierung der Melamin-Meltblown-Vliese notwendig, um weitere Marktsegmente zu bedienen. Beispielsweise kann man durch die Imprägnierung der Vliese mit einem Oleo- und Hydrophobierungsmittel das Vlies direkt im Motorbereich einsetzen und muss ein Standard-Akustikvlies nicht zusätzlich mit einem medienbeständigen Vlies kaschieren. Diese Anpassung und Verbesserung der voluminösen Melamin-Meltblown-Vliese gelang durch eine angepasste Ausrüstungstechnologie mit Besprühen und Durchsaugen des Textilhilfsmittels, ohne die Vlieseigenschaften negativ zu beeinflussen. Eine weitere Anpassung der Melamin-Meltblown-Vliese ist zudem der nachfolgenden Verarbeitbarkeit dienlich und wird von Kaschierfirmen gefordert: Die Glättung und Vergleichmäßigung der Oberseite der Melamin-Meltblown-Vliese gewährleistet ein verbessertes Kaschierergebnis und eine gute Verbundfestigkeit. Ein Glätten der Melamin-Meltblown-Vliese ist dabei ohne Bindemittel nur vor der Aushärtung möglich. Auch schwarze oder farbige Vliese aus Melamin-Fasern sind in mehreren Anwendungsfeldern, zum Beispiel in der Automobilbranche, nachgefragt und konnten durch die Zugabe von Pigmenten bis fünf Prozent realisiert werden. Das Ziel des vorliegenden Projektes bestand in der Erarbeitung einer technischen Lösung zur Eigenschaftsänderung von flammfesten Spinnvliesen aus Melaminharz-Fasern. Dabei sollten folgende Eigenschaften verändert werden: Die Oberflächenglättung, die Medienbeständigkeit und das Färben. Der verfahrensbedingt geschichtete Aufbau der Melaminharz-Spinnvliese sowie die typische, sonst bei Spinnvliesen nicht erreichbare, Voluminösität wirken sich positiv auf die akustische Wirkung aus, machte aber Anpassungen an textile Ausrüstungsverfahren erforderlich. Durch die projektgemäße Optimierung der Melaminharz-Spinnvliese ist es möglich, inhärent flammfeste Vliese durch Zusatzfunktionen, wie beispielsweise eine Medienbeständigkeit, das Glätten oder Binden sowie das Spinnfärben oder die Kaschierung mit anderen Textilien für gezielte Anwendungen anzupassen und so das Einsatzspektrum zu erweitern, ohne die typischen Eigenschaften der Melamin-Meltblown-Vliese zu verschlechtern.

Zielgruppe und Zielmarkt

Die Forschungsergebnisse sind sowohl für das TITK als auch für potentielle Hersteller, Anlagenbauer, Verarbeiter und Anwender interessant, da aufgezeigt werden konnte, dass es praxistaugliche Möglichkeiten gibt, voluminöse Melaminharz-Meltblown-Vliese zu modifizieren beziehungsweise auszurüsten und entsprechend den spezifischen Anforderungen in unterschiedlichsten Anwendungsbereichen zu optimieren, ohne dabei die herausragenden Eigenschaften wie der Selbstverlöschungseffekt, die akustische sowie die thermisch Dämmwirkung zu verringern. Diese Spinnvliese können durch die angepassten Ausrüstungsverfahren hydrophobiert, oleophobiert, gebunden, kaschiert, geglättet oder spinngefärbt werden. Der Verbrauch an Textilhilfsmitteln wird durch die Impägniereinrichtung zum gleichzeitigen Besprühen und Durchsaugen der Ausrüstungsmittel deutlich verringert und begünstigt zusätzlich den Erhalt der Voluminösität und der damit verbundenen guten thermischen und akustischen Dämmwirkung. Die Zielmärkte der zu entwickelnden ausgerüsteten Vliese auf Basis von Melaminfasern sind übergreifend. Dabei wird sich zunächst auf die Automobilbranche, die Filterindustrie und die Schutzbekleidung fokussiert. Weiterführend besteht aber auch Interesse an anderen technischen Isolieranwendungen wie als Akustikbauteil oder als Flammschutzkomponente im Verbund des öffentlichen Bereiches. Mit dem Einsatz von Melaminharz-Spinnvliesen kann ein Material mit inhärenten Flammschutzeigenschaften mit zusätzlicher Medienbeständigkeit, in Wunschfarbe oder auch als Verbund eingesetzt werden. Die Verwendung von Bindern ermöglicht zudem eine Umformung in dreidimensionale Formkörper. Während der Realisierung des Projektes und insbesondere nach Abschluss der positiven Verarbeitungs- und Eignungstestung wurde unter anderem von Herstellern von Motorraum-Dämmmaterialien Interesse bezüglich der Verwertung der Ergebnisse signalisiert.