Das Gesamtziel des Vorhabens BioCoatTex ist die Entwicklung neuartiger Beschichtungen auf Basis biobasierter anorganisch-organischer Hybridpolymere, sogenannter bioORMOCER®e, für die nasschemische Ausrüstung von technischen Textilien mit hoher Funktionalität. Erreicht werden soll eine hohe Flexibilität bei der Erzeugung kombinierter intrinsischer Materialeigenschaften wie einer gesteigerten Abriebbeständigkeit und Faser-Matrix-Haftung sowie weiterer, spezifischer Eigenschaften (z.B.Wasser- und Schmutzresistenz oder Flammschutz). Die genannten Funktionalisierungen sollen materialsparenddurch Ausrüstungen mit einem Feststoffgehalt von nur 5 Masse-% erreicht werden. Bei Flammschutzanwendungen werden die Feststoffgehalte anwendungsbedingt höher gewählt, sollen aber mit ca. 10 Masse-% immer noch deutlich unter den bei der klassischen Textilausrüstung üblichen Feststoffauflagen (bis zu 30 Masse-%) liegen. Damit soll zusätzlich zur Substitution fossiler Ausgangswerkstoffe die Ressourceneffizienz gesteigert werden. Durch die Funktionalisierung von technischen Textilien mit biobasierten Beschichtungen wird es möglich, auch im Bereich technischer Textilien zunehmend unabhängig von fossilen Rohstoffen zu werden und einen entscheidenden Schritt in Richtung vollständiger Kreislaufwirtschaft und CO2-Neutralität zu gehen. Zur Validierung der im Projekt entwickelten Beschichtungen wird jeweils eine Demonstrationsanwendung aus den Bereichen Objekttextilien der Partner Vowalon Beschichtung GmbH Treuen und Naturfasercomposite von der SachsenLeinen GmbH (z.B.für den Mobilitätssektor oder Sportgeräte) entwickelt und erprobt. Die daraus resultierenden Ergebnisse weisen ein hohe Transfermöglichkeit auf weitere textile Anwendungen auf.
Wärmespeicherung ist eine Schlüsseltechnologie für die Energiewende. Latentwärmespeicherung ist eine Art der Wärmespeicherung, bei der Phasenwechselmaterialien (engl. Phase Change Materials, PCM) mit einer vgl. hohen Speicherkapazität bei kleinen Temperaturänderungen eingesetzt werden. Um Latentwärmespeicher wirtschaftlich zu betreiben, ist eine hohe Zahl an Lade- und Entladezyklen über die Einsatzdauer der Speicher notwendig. Aus diesem Grund ist die langfristige thermische Zyklenstabilität der PCM sicherzustellen. Für den Transport moderner Medikamente werden in den Temperaturbereichen von 2 bis 8 °C und 15 bis 25 °C u.a. Transportboxen mit PCM aus Paraffinen verwendet. Paraffine werden aus Rohöl gewonnen und sind daher ein begrenzter Rohstoff mit variabler Versorgungssicherheit. Im vorliegenden Projekt sollen daher neue umweltschonendere und möglichst zyklenstabile PCM auf Salz(hydrat)basis für temperaturgeführte Transporte gefunden und weiterentwickelt werden. Wegen der Temperaturbereiche sind die PCM ebenfalls interessant für den stationären Einsatz in Gebäuden und Quartieren, u.a. zur Lastverschiebung. Bei wiederholtem Schmelzen und Kristallisieren von PCM bzw. PCM-Mischungen kann Separation stattfinden, was zu Funktionseinschränkungen von Latentwärmespeichern führt. Um die Betriebssicherheit von Latentwärmespeichern zu erhöhen, soll im Projektverlauf das grundlegende Verständnis der Separation von PCM verbessert werden. Darauf aufbauend werden Möglichkeiten zur Charakterisierung und zielgerichtete Methoden zur Vermeidung von Separation entwickelt. Dadurch soll der breitere Einsatz von Latentwärmespeichern gefördert werden.
Zielsetzung:
Aufgrund aktueller umwelt- und gesundheitspolitischer Erfordernisse ist die Reduzierung von Energie und die völlige Vermeidung von Mikroplastik bei gleichzeitiger, nachhaltiger Verbesserung wirtschaftlich-technologischer sowie umweltschonender Aspekte, ein zentrales Anliegen von Lackrohstoffanbietern, Lackherstellern und industriellen Lackanwendern. Eine in Frage kommende Technologie zur Beschichtung von industrienahen Produkten ist die Pulverlackapplikation.
Aus diesen Gründen haben sich die Projektpartner iLF Magdeburg GmbH, Ganzlin Beschichtungspulver GmbH und die Otto-von-Guericke Universität Magdeburg das ehrgeizige Ziel gesteckt, eine biologisch abbaubare Beschichtung als Pulverlack zu entwickeln und den Eintrag von nicht abbaubaren Partikeln aus Kunststoffen während und nach der Nutzung der beschichteten Bauteile zu verhindern.
Es werden verschiedene Arten der Biokunststoffe unterschieden. Dabei existieren neben den biologisch abbaubaren Kunststoffen aus nachwachsenden und fossilen Rohstoffen auch biologisch nicht abbaubare Biokunststoffe. Im Rahmen des hier beschriebenen Vorhabens wird der Fokus auf die biologisch abbaubaren Kunststoffe gelegt. Dabei sollen im Wesentlichen zwei Pfade verfolgt werden: die PLA-Route und die Polyester-Route. In beiden Fällen sollen den Matrixmaterialien (PLA und Polyester) natürliche, regional verfügbare Füll- und Farbstoffe zugesetzt werden. Als Füllstoffmaterialien kommen dabei Cellulose, Maismehl oder Lignin in Frage. Die Farbgebung soll zunächst in 3 Farbtönen durch Verwendung natürlicher Farbstoffe wie Karotin, Rote Beete oder Ruß erfolgen.
Zusätzlich verfolgen die Projektpartner das Ziel, möglichst niedrige Verarbeitungstemperaturen zu erreichen, um in Zeiten massiv steigender Energiekosten wirtschaftlich und umweltschonend produzieren zu können. Weiterhin sollen möglichst alle Rohstoffe aus Europa stammen, um den gesamten Produktlebenszyklus nachhaltig zu gestalten.
Das Projektkonsortium stellt sicher, dass eine Charakterisierung der Ausgangsmaterialien und der erhaltenen Beschichtungen mit modernsten Methoden der Bildgebung und Analytik kombiniert werden mit Know-How und Methoden im Bereich der Oberflächenprüftechnik und der industriellen Entwicklung und Herstellung von Pulverlacken. Die Projektpartner haben in Ihrer langjährigen erfolgreichen Kooperation bereits mehrfach Produktinnovationen hervorgebracht und verfügen über die dafür notwendige Expertise.
Das Gesamtziel des Vorhabens BioCoatTex ist die Entwicklung neuartiger Beschichtungen auf Basis biobasierter Ormocere für die nasschemische Ausrüstung von technischen Textilien mit hoher Funktionalität. Erreicht werden soll eine hohe Flexibilität bei der Erzeugung kombinierter intrinsischer Materialeigenschaften wie Steigerung der Abriebbeständigkeit und Faser-Matrix-Haftung sowie spezifischer Eigenschaften wie zum Beispiel Wasser- und Schmutzresistenz oder Flammschutz. Durch die Kombination von technischen Textilien und biogenen Beschichtungen wird es möglich, auch im Techtextilbereich zunehmend unabhängig von fossilen Rohstoffen zu werden und einen entscheidenden Schritt in Richtung vollständiger Kreislaufwirtschaft und CO2-Neutralität zu gehen. Zur Validierung der im Projekt entwickelten Beschichtungen wird jeweils eine Demonstrationsanwendung aus dem Bereich Objekttextilien der Firma Vowalon und Naturfasercomposite der SachsenLeinen GmbH (z.B.für den Mobilitätssektor oder Sportgeräte) entwickelt und erprobt. Die daraus resultierenden Ergebnisse weisen ein hohe Transfermöglichkeit und Übertragbarkeit auf weitere techtextile Anwendungen auf. Die Ausstattung mit den genannten Funktionen soll durch Ausrüstungen mit einem Feststoffgehalt von nur 5 Masse-% erreicht werden. Bei Flammschutzanwendungen werden die Feststoffgehalte Anwendungsbeding höher gewählt und werden im Bereich von ca. 10 Masse-%, liegen. Im Vergleich von bis zu 30 Masse-% Feststoffauflagen bei der klassischen Textilausrüstung kann dadurch zusätzlich zur Substitution fossiler Ausgangswerkstoffe die Ressourceneffizienz gesteigert werden.