Funktionelle Multifilamentgarne auf PLA-Basis mit photochrom und thermochrom schaltenden Eigenschaften für langzeitstabile, textile Verschattungsmaterialien

Ziel des Forschungsprojektes war die Entwicklung von funktionellen Garnmaterialien mittels Schmelzspinnen auf Basis von Polymilchsäure (PLA), welches aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen wird, sowie der dafür notwendigen Technologien zur Erzeugung von photochrom bzw. thermochrom schaltenden Mono- und Multifilamentgarnen inklusive der Entwicklung von innovativen Strategien zur Verbesserung ihrer Langzeitstabilität bzw. Ermüdungsbeständigkeit. Diese Materialien ändern selbsttätig ihre Farbe bzw. Lichtdurchlässigkeit in Abhängigkeit von Lichteinfall und Temperatur, ohne von einer äußeren Steuerung abhängig zu sein. Anwendungen hierfür sind insbesondere im Bereich der Verschattungselemente zu sehen, die gewonnenen Erkenntnisse sind aber ebenso nutzbringend für die Herstellung von dekorativen Textilien sowie in Spritzguss- und Folienanwendungen.

In dem Projekt wurden unterschiedliche Wege der Steigerung der Langzeitstabilität chromogener Garne evaluiert. Durch innovative Anwendung der Bikomponentenschmelzspinntechnologie war es möglich, Filamente aus PLA mit einem Mantel aus anderen thermoplastischen Polymeren zu versehen, die einerseits als Barriere gegenüber Wasserdampf und Sauerstoff, andererseits als Modifikatoren der Garneigenschaften hinsichtlich Festigkeit und Oberflächenbeschaffenheit wirkten. Als weiteres innovatives Verfahren gelang es, aus Lösung glasartige Schichten in definierter Dicke auf den Filamenten zu applizieren. Diese haben bereits ab wenigen Mikrometern Schichtdicke ausgezeichnete Barrierewirkungen gegenüber Wasserdampf und Sauerstoff, welche die Lebensdauer der chromogenen Pigmente wesentlich beeinflussen. Neben organischen Farbstoffen wurden verglaste Pigmente auf Silberhalogenidbasis verwendet. Die erhaltenen Filamente zeigten photochromes Verhalten, jedoch waren die nötig Pigmentmengen für einen ausreichenden Effekt zu groß. Die hergestellten PLA-Filamente wurden hinsichtlich ihrer Farbänderung bei Aktivierung und ihrer Langzeitstabilität charakterisiert. Nach Abwägung des Einsatzzwecks und der entsprechenden Bedingungen können aus diesen PLA-Garnen Produkte aus nachwachsenden Rohstoffen mit farbverändernden Eigenschaften hergestellt werden.