Ziel der Entwicklung

Vor dem Hintergrund des weiteren Wachstums der Weltbevölkerung verbunden mit dem Wunsch nach Sicherung hoher Lebensqualitäten werden die Anforderungen an Umweltschutz, Ressourcenschonung und Gesundheitsmanagement immer höher. In diesem Zusammenhang gewinnen textile Materialien mit speziellen funktionellen Materialeigenschaften als Bindeglied zwischen Mensch und Umwelt zunehmend an Bedeutung. Im Gesundheitswesen kommt dem Vorhandensein keimübertragungsarmer und hygienischer Oberflächen sowie die Verwendung geeigneter Textilien eine besondere Rolle zu, um vorhandene Infektionsrisiken zu senken oder der Ausbildung von Resistenzen entgegen wirken zu können. Unter diesen Aspekten war es Ziel des Projektes, neue Substanzen mit biozider Wirkung auf Basis von stabilen Silberionenverbindungen als thermoplastisch verarbeitungsfähige Polymeradditive für Synthesefaserspinnprozesse zu entwickeln und ihre Verwendbarkeit im Prozess der Herstellung von Schmelzspinnfasern mit antibakteriellem Faserfinish nachzuweisen.

Vorteile und Lösungen

Antimikrobielle Funktionalisierungen von Textilien können durch Wirkstoffe auf Basis verschiedener Silberformulierungen realisiert werden. Praktikable Verfahren sind das Kombinieren von Silberfäden mit anderen Fasern in Garnmischungen, Beschichtungstechnologien oder das Einarbeiten von Silberverbindungen in Spinnmassen. Mit dem Projekt wurde eine Basistechnologie erarbeitet, mit der es prinzipiell möglich ist, thermoplastische Kunststoffe für Faserspinnprozesse von Polyamid 6 (PA6) oder Polyestern (PES) während ihrer Verformung zu Synthesefasern mit antimikrobiellen Eigenschaften zu funktionalisieren. Diese Entwicklung beruht auf der Formulierung von organisch gebundenen Wirkstoffen, in denen die bioaktive Form des Elementes Silber als organophil gekapselte ionische Verbindung in das Faserpolymer eingebracht wird. Durch das Verfahren können verarbeitungsfertige Polymeradditive als Masterbatchkonzentrate für Synthesefaserhersteller bereitgestellt werden. Die Polymeradditive sind für den Einsatz in der thermoplastischen Verarbeitung optimiert und für hohe Verarbeitungstemperaturen des Synthesefaserschmelzspinnenn geeignet. Ihre additive Verwendung erfolgt durch typische Dosierprozesse in der Extrusion oder Coextrusion. Die Masterbatches können problemlos in bereits bestehende Verarbeitungslinien integriert werden. Die Technologie besitzt gegenüber Wettbewerbsprodukten einige Vorteile. Zu betonen sind vergleichsweise niedrige Einsatzkonzentrationen durch Einbau der ionischen Species des Silbers als wirksame Biozidbestandteile in die Polymermatrix und Freiheitsgrade für die Beeinflussung maßgeschneiderter Substanzeigenschaften über die Gestaltung der Natur der organophilen Kapselmatrix im Wirkstoff.

Zielgruppe und Zielmarkt

Die wirtschaftlichen Erfolgsaussichten für einen Transfer der Forschungsergebnisse in den Markt sind zuversichtlich. Es wurde ein neues biozides Wirkstoffsystem entwickelt, dessen Basistechnologie von der Laborsynthese der Wirkstoffe bis zur Etablierung in Synthesefaserspinnprozessen im Technikumsmaßstab erfolgreich erprobt wurde. Die Anwendung der Entwicklungsprodukte erfolgt als Masterbatch-Formulierungen nach großtechnisch üblichen Dosierverfahren und kann problemlos in bestehende Produktionsketten bei Synthesefaserherstellern integriert werden. Bei einer Adaption des Verfahrens sind Nachteile für den Anwender nicht zu erwarten. Es wurde im Rahmen des Projektes gefunden, dass die antibakterielle Funktionalisierung von Polyamidfasern über die entwickelten Wirkstoffsysteme keine Beeinträchtigungen auf den Spinnprozess mit sich bringt und auf die Fasereigenschaften keinen negativen Einfluss hat. Die Projektergebnisse bieten darüber hinaus zusätzliche Ansatzpunkte für weiterführende Entwicklungen. Das Synthesekonzept der Wirkstoffe lässt prinzipiell erwarten, dass neben Silber auch andere chemische Elemente nach der Kapseltechnologie modifiziert werden könnten. Als Entwicklungsziele stehen Komponenten für die Lack- und Beschichtungsindustrie oder faserbasierte Lösungen für das Energiemanagement im Focus.