Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Stärke basierte Textilien - Kostengünstige Textilien aus Biopolymeren; Teilvorhaben 2: Chemische Modifizierung

Anschrift
Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT)
76327 Pfinztal
Joseph-von-Fraunhofer-Str. 7
Kontakt
Dipl.-Chem. Björn Bergmann
Tel: +49 721 4640-423
E-Mail: bjoern.bergmann@ict.fraunhofer.de
FKZ
22017015
Anfang
01.10.2015
Ende
31.12.2018
Aufgabenbeschreibung
Dieses Forschungsvorhaben beschäftigt sich mit der chemischen und physikali-schen Modifikation von Stärke mittels reaktiver Extrusion und der Herstellung von Stärke-Biopolymer Blends, die zu Filamenten versponnen und zu Textil-strukturen weiterverarbeitet werden können. Diese werden sich aufgrund ihres verbesserten Eigenschaftsprofils in mehreren Gebieten, wie z.B. Vliesstoffen als Geo- und Agrartextilien oder Textilien im Medizinbereich, bei welchen der Aspekt der biologischen Abbaubarkeit bzw. der Resorbierbarkeit eine wichtige Rolle spielt, einsetzten lassen. Außerdem können sie für die Herstellung von Strickwaren, z.B. für Bekleidung genutzt werden. Im Rahmen dieses Projektes soll Stärke mittels einer Reaktivextrusion chemisch modifiziert werden (Derivatisierung), um ihr auf diese Weise thermoplastische Eigenschaften zu verleihen. Der Schwerpunkt liegt auf der Suche nach einer geeigneten Kombination von Additiven und deren Konzentrationen und der Entwicklung von geeigneten Verfahren und Prozessparametern für die reaktive Extrusion von Stärke im Doppelschneckenextruder. Durch Compoundierung dieses Materials mit Biopolymeren soll das rheologische Verhalten der Schmelzen und die mechanisch-physikalischen Eigenschaften der hergestellten Filamente weiter verbessert werden. Die biologische Abbaubarkeit soll darüber hinaus definiert eingestellt und an die jeweiligen Anforderungen an das Endprodukt angepasst werden. Durch die Derivatisierung und Compoundierung werden bestimmte Eigenschaften generiert, welche im Falle der nativen Stärke nur unzureichend ausgeprägt sind, jedoch die modifizierte Stärke geeignet für ein anschließendes Schmelzspinnen und die textile Weiterverarbeitung machen.
Ergebnisdarstellung
Die Plastifizierung nativer Stärke sowie deren Materialoptimierung durch Additivierung wurde im Rahmen eines Compoundierschrittes erfolgreich realisiert. Materialaufbereitungsprozesse im komplexen Zusammenspiel zwischen einzubringendem Weichmacher, gebundener Luftfeuchtigkeit, Materialtrocknung und den resultierenden rheologischen Materialeigenschaften wurden prozesssicher realisiert. Funktionalisierte Polymere zur späteren chemischen Modifikation der Stärke wurden erfolgreich mittels Reaktivextrusion hergestellt und an das System Stärke angepasst. Mit den funktionalisierten Polymeren wurde Stärke mittels Reaktivextrusion erfolgreich chemisch modifiziert. In allen Fällen konnte die erfolgreiche Modifikation sowohl analytisch, als auch auf Grund der sich ändernden Materialeigenschaften gezeigt werden. Die hergestellten Materialien zeigten mechanische Kennwerte welche über einen weiten Bereich variiert werden können. Ebenfalls wurde erfolgreich die hohe Wasseraufnahme der Materialien reduziert. Die Wasseraufnahme aller hergestellten Materialien liegt weit unter dem Wert für native / kommerzielle thermoplastische Stärke. Die erfolgreichsten Materialoptimierungsstrategien wurden schlussendlich skaliert, in größerem Maßstab realisiert und vor allem wurde die Modifikation der Stärke erfolgreich von einem zweistufigen Prozess in ein einstufiges Verfahren überführt. Mit den so realisierten Prozessen konnte den Projektpartnern modifiziertes Materialien in größeren Mengen zur Verfügung gestellt werden.

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