ERA-WoodWisdom: Chemisches Design und Formung von Polysaccharid-basierten Biomaterialien (Bioshapes); Teilprojekt 1
Projektleiter: Dr. Jens Schaller
Projektnummer: BMEL / FNR 22002414
Laufzeit: 01.05.2014 – 30.04.2017
Aufgabenstellung
Die Idee des Projektes ist die Entwicklung neuer Werkstoffe aus Polysacchariden, die zusätzliche Funktionalitäten und hohe Wertschöpfung realisieren. Dieser Ansatz beruht auf den Erfahrungen der Partner zur chemischen und physikalischen Veredlung der Polysaccharide. In den letzten Jahren wurden technisch gangbare Wege zur Herstellung von Nanopartikeln aus Cellulose- und Stärkederivaten gefunden. Deren herausragende Eigenschaften sollen zur Herstellung von Kompositmaterialien genutzt werde, beispielsweise Nanopartikel enthaltende Fasern oder Filme mit Schutz- oder Barriereeigenschaften.
Das Gesamtziel des Projektes ist die Entwicklung völlig neuer Konzepte zur Nutzung natürlicher Rohstoffquellen, um hochwertschöpfende Produkte mit multifunktionellem Leistungsvermögen herzustellen.
Ergebnisse
Die grundlegenden technischen Verfahren zur Additivierung von Cellulose-Spinnlösungen mit verschiedenen Nanopartikeln sowie zur anschließenden Formgebung zu Fasern und Filmen wurden im Technikumsmaßstab entwickelt. Im Rahmen dieser Entwicklungsarbeiten wurden flammgeschützte Cellulosefasern und hydrophobe Cellulosefolien hergestellt.
Anwendung
Die Projektergebnisse schufen die kleintechnischen Grundlagen, auf deren Basis eine industrielle Entwicklung möglich wird. Hieraus leitet sich auch die wissenschaftliche Anschlussfähigkeit ab. Die Gesamtmethode, bestehend aus rheologischer Charakterisierung der Polymerlösungen, daraus folgender Wahl des geeigneten Reaktors, der Optimierung des Spinnprozesses und die Suche nach Nebenlösungen lässt sich in Zukunft auch auf ähnlich gelagerte Probleme übertragen. Die technischen Erfahrungen lassen sich sowohl bei der geplanten Entwicklung in den industriellen Maßstab als auch bei der Auswahl und Vervollkommnung der Technik verwerten.
Die entwickelten Prozesse zur Herstellung von Fasern und Filmen/Folien mit zusätzlichen basieren auf industriell durchführbaren Verfahren, so dass eine Wirtschaftlichkeit der zu entwickelnden Produkte sicher zu erwarten ist. Die funktionellen Additive (mineralische Flammschutzmittel, Celluloseester) sind preiswerte Rohstoffe, die die Produkte nicht wesentlich verteuern. Einzig die Herstellung von Celluloseester-Nanopartikeln ist aktuell noch ein aufwändiger Prozess.
