Prozess zur Herstellung funktionalisierter Cellulosefolien
Projektleiter: Dr.-Ing. Philipp Köhler
Projektnummer: 49VF210015
Laufzeit: 01.10.2021 – 31.03.2024
Aufgabenstellung
Das Ziel des Vorhabens bestand in der Entwicklung eines kontinuierlichen Prozesses für die Herstellung von funktionalisierten Cellulosefolien nach dem Direktlöseverfahren. Das bisher marktdominierende Xanthogenat-basierte Viskoseverfahren ist stark begrenzt in seiner Fähigkeit Zusatzstoffe ins Material einzubringen, wodurch Cellulosefolien bisher keine Möglichkeit hatten, mit funktionalisierten Folien auf Basis petrochemischer Polymere zu konkurrieren.
Die Herstellung von Cellulosefolien nach dem Direktlöseverfahren benötigt im Vergleich keine aggressiven Chemikalien. Das verwendete Lösemittel, N-Methylmorpholin-N-Oxid, ist nicht gesundheitsgefährdend und kann im Prozess bis zu 99,5 % zurückgewonnen werden. Da es sich um einen physikalischen Löse- und Fällprozess handelt, können Zusatzstoffe in Lösung und Folie eingearbeitet werden.
Ergebnisse
Die Celluloselösung wurde durch eine Breitschlitzdüse extrudiert, durch eine Abziehvorrichtung verstreckt und anschließend im Koagulationsbad ausgefällt. Es gelang, im nassen Zustand riss- und faltenfreie Folien zu ziehen. Die Trocknung wurde auf beheizten Galetten durchgeführt.
Allen drei hergestellten Typen funktionalisierter Folien konnte nachgewiesen werden, dass sie nach Abschluss des Prozesses ihre beabsichtigten Eigenschaften aufwiesen: Leitruß für elektrische Leitfähigkeit, Phasenwechselmaterial zur Thermoregulierung und Vitamin E Acetat als langsam freigesetzter Wirkstoff. Die mechanischen Eigenschaften der Folien sind wettbewerbsfähig und porenfrei.
Anwendung
Funktionalisierte Folien auf Basis von Cellulose können eine nachhaltige Alternative zu petrochemischen Folien darstellen. Die innerhalb des Projektes realisierten Cellulosefolien könnten beispielsweise als elektrischer Leiter oder zur Abschirmung elektromagnetischer Wellen, für therapeutische Anwendungen als biokompatibles, anhaltendes Wirkstoffdepot oder zum Kompensieren von Temperaturspitzen eingesetzt werden.
