Das Thüringische Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung (TITK), Rudolstadt, kann nach zweijähriger Entwicklungszeit die Anwenderanforderungen von temperaturregulierenden Cellulosefasern mit mikrogekapseltem PCM erfüllen. Es gelang, PCM-Funktionsadditive trotz der Unverträglichkeit des eingebrachten Kohlenwasserstoffs mit der Cellulosematrix, in die Celluloselösung einzuarbeiten und temperaturregulierende Fasern auf Basis des ALCERU-Verfahrens herzustellen. Aufgrund der sehr kleineren einzuarbeitenden Partikelgröße ist die Herstellung der Celllulosefasern mit sehr feinem Titer möglich, was die Voraussetzung für die Verarbeitung in hautnahen Bekleidungstextilien bzw. für bestimmte Applikationen im Heim-
textilsektor ist.
Aus dieser Vorgehensweise ergeben sich weitere Vorteile: Preisreduzierung und Effizienzsteigerung des PCMs. Der Preis sinkt aufgrund der kostengünstigeren Funktionsadditive, mikrogekapseltes PCM kostet 10 bis15 €/kg. Die proportional höhere Oberfläche der Faser erhöht die Effizienz der eingebrachten Menge an PCM aufgrund der besseren Wärmeübertragung.

Diese Smartcell™clima-Faser ist eine gemeinsame Entwicklung des TITK mit der Smart Fiber AG, Rudolstadt. Kernpunkt dieser neuesten Generation sind direkt in die Fasermatrix integrierte Phasenwechselmaterialien (PCM), die beim Aufschmelzen oder Erstarren Wärme aus der Umgebung aufnehmen oder in die Umgebung abgeben können. Als besonders geeignete PCM's werden heute beinahe ausschließlich Gemische geeigneter langkettiger Kohlenwasserstofffraktionen (Paraffine) eingesetzt. Die Additivpartikel werden im Anschluss an den Verformungs- und Regenerierungsschritt im Verlauf der Trocknung mechanisch so fest in der Fasermatrix verankert, dass keine Entfernung mehr möglich ist. Auf diesem Weg gelingt es, Cellulosefunktionsfasern mit vorteilhaften Trageeigenschaften und gleichzeitig innovativen Funktionseigenschaften herzustellen.

Das Konsortium hat bereits mit den in der Vergangenheit entwickelten PCM-Faser-Generationen (ALCERU thermosorb und smart duotherm), die vergleichsweise hohe Mengen an in die cellulosische Fasermatrix integrierte und mikroverkapselte PCM enthielten, einen sehr hohen Stand der Technik markiert. Die Fasern wiesen mit einer Wärmespeicherkapazität von bis zu 160 J/g die höchsten Wärmespeicherkapazität aller am Markt verfügbaren technologischen Lösungen auf.

Hauptproblem bei dieser neuen Entwicklung war die große Unverträglichkeit von Cellulosematrix und den eingebrachten Kohlenwasserstoffen. Mit Hilfe innovativer Verträglichkeitsvermittler auf der Basis von nanoskaligen Additiven ist es gelungen, die Abstoßung der beiden Komponenten soweit zu minimieren, dass eine textil verarbeitbare Faser mit guten Festigkeits- und Trageeigenschaften resultiert. Möglich war das durch eine sehr innige Vermischung der verschiedenen Komponenten mittels geeigneter Dispergierapparaturen und einer erneuten Anpassung der Faserspinntechnologie. Erste gemeinsame Untersuchungen im Technikums- und Pilotmaßstab konnten die Machbarkeit nachweisen. Augenblicklich wird die Faser von der Smart Fiber AG in einem Titerbereich von 6,67 dtex gefertigt und unter dem Markennamen smartcell clima für Anwendungen im Heimtextilsektor vertrieben. Eine Faser für Anwendungen im Schutztextilsektor wird gegenwärtig mit weiteren Partnern aus der textilen Kette gearbeitet.

Das ALCERU®-Verfahren ist eine abfallarme und umweltfreundliche Technologie zur Celluloseverformung. Hierbei werden Aminoxide in Kombination mit Wasser dazu genutzt, Cellulose direkt und ohne chemische Modifizierung aufzulösen, um anschließend durch einen Spinnprozess textile Fasern herstellen zu können. Die Möglichkeit der homogenen Einarbeitung von organischen oder anorganischen Additiven in die Fasern erlaubt die Herstellung verschiedener funktionaler cellulosischer Werkstoffe. Die Additivpartikel werden im Anschluss an den Verformungs- und Regenerierungsschritt im Verlauf der Trocknung mechanisch so fest in der Fasermatrix verankert, dass keine Entfernung mehr möglich ist. Auf diesem Weg gelingt es, Cellulosefunktionsfasern mit vorteilhaften Trageeigenschaften und gleichzeitig innovativen Funktionseigenschaften herzustellen.

Einsatzgebiete

Kleidung

Wärme- und Kälteschutz im körpernahen Bereich

Textilien

Decken für Rettungseinsätze
Catering

Automobilbereich

Restwärmenutzung

Bau

Klimatisierung von Räumen durch die Integration der PCM-Fasern in Putz bzw. Tapeten

Herr Dr. Frank Meister
Leiter der Abteilung
Native Polymere und
Chemische Forschung
Telefon: 03672 / 379 200
Telefax: 03672 / 379 379
Email: meister(a)titk.de

Thüringisches Institut
für Textil- und
Kunststoff-Forschung e.V.
Breitscheidstraße 97
D-07407 Rudolstadt
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