Wärmestabiler Schmelzklebstoff
Projektleiter: Andreas Krypczyk
Projektnummer: BMWi / IGF - 20393 BG
Laufzeit: 01.04.2019 bis 31.03.2021
Aufgabenstellung
Bei hochwertiger Personenschutzausrüstung (PSA) ist häufig eine atmungsaktive (d.h. wasserdampfdurchlässige) sowie wasser- und windundurchlässige Membran (in der Regel aus Polyurethan (PU)) zwischen einem Oberstoff (in der Regel Polyester mit Fluorcarbon (FC)-Ausrüstung) und einem Innenfutter (z.B. Polyester oder Mischgewebe) positioniert. Oberstoff und Membran sind durch einen Schmelzklebstoff fest verbunden (2-Lagen-Laminat), Membran und Innenfutter sind in der Regel nicht verklebt. Bei der Trocknung von PSA aus Textillaminat tritt während der Finishbehandlung aufgrund der mehrschichtigen Textilkonstruktion und der zur Gewährleistung einer ausreichenden Trocknung auch der inneren Formteilschichten angewandten hohen Heißlufttemperaturen (bis 160 °C) Textilschädigung mit der Folge eingeschränkter Funktionalität auf. Die häufig auftretende partielle Delaminierung liegt in der Regel darin begründet, dass sich die Textilschichten beim Trocknungsprozess aufgrund des Aufweichens des eingesetzten Schmelzklebstoffs und der unzureichenden Haftung des aufgeweichten Schmelzklebstoffs am Oberstoff gegeneinander verziehen.
Ergebnisse
Im Rahmen des Forschungsprojektes wurde daher ein wärmestabiler Schmelzklebstoff auf der Basis Initiator- funktionalisierter Wärmeabsorberkapseln entwickelt, der die Aufbereitungsbeständigkeit von Textillaminaten bei Trocknungsprozessen erhöht. Dazu wurden mikroverkapselte Phasenwechselmaterialien (z. B. Carnaubawachs als PCM, Polyacrylate als Kapselmaterial), die über Thermo- (z. B. zyklische Carbonatgruppe) und UV- Initiatorgruppen (z. B. Benzophenongruppe) auf der Hülle verfügen, in einen PUR-Schmelzklebstoff über die Zugabe in dessen Bindemittel bei der Herstellung eingearbeitet. Die Initiatorgruppen sorgten nach der Kaschierung des Textillaminates für eine hohe Kohärenz des Schmelzklebstoffes und eine gute Adhäsion zwischen Membran und Oberstoff, wie Untersuchungen am Texture Analyzer zeigten. Die ebenso im wärmestabilen Schmelzklebstoff zur Unterstützung des Laminierungsprozesses eingebundenen NIR-Absorber führten bereits bei einem Zuschlag von 1 Gew.-% zu einer schnellen Aufheizrate und guten Wärmeverteilung in Folien aus dem wärmestabilen Schmelzklebstoff durch Bestrahlung mit IR-Licht. Die Wirkung der Wärmeabsorberkapseln als Latentwärmespeicher konnte bereits bei einem Zuschlag von 5 Gew.-% im Schmelzklebstoff durch kalorimetrische Messungen bestätigt werden und führte zu einer verbesserten mechanischen Beständigkeit der Textillaminate nach mehr als zehn Aufbereitungszyklen in der Waschmaschine und im Finisher. Die Wasserdichtigkeit der Textillaminate wurde durch den wärmestabilen Schmelzklebstoff nicht beeinträchtigt.
Anwendung
Die Forschungsergebnisse sind sowohl für das TITK, den Projektpartner wfk – Cleaning Technology Institute e.V. als auch für Klebstoffhersteller, -verarbeiter, sowie Hersteller und Anwender von Personenschutzausrüstung interessant.
